A nova pesquisa relata que o sinal GW231123, detectado pelo LIGO em novembro de 2023, parecia indicar a fusão de dois buracos negros extremamente massivos, com 140 e 100 massas solares, algo difícil de explicar pelos modelos tradicionais de evolução estelar. Os cientistas vinham tentando entender como um sistema binário tão incomum poderia ter se formado, mas a equipe responsável pelo novo estudo afirma que essas massas elevadas eram apenas uma ilusão observacional.
© Foto / Centro de Voos Espaciais Goddard da NASAUma simulação da fusão de buracos negros
Uma simulação da fusão de buracos negros
Segundo os pesquisadores, o fenômeno responsável por essa ilusão seria a lente gravitacional, prevista pela relatividade geral de Einstein. Eles explicam que objetos massivos podem distorcer o espaço-tempo e alterar o caminho da luz — ou, neste caso, das ondas gravitacionais — fazendo com que sinais cheguem à Terra amplificados ou modificados, criando a impressão de que os buracos negros envolvidos eram maiores do que realmente eram.
© Foto / NASA, ESA & L. CalçadaEsta ilustração mostra um fenômeno conhecido como lente gravitacional, que é usado por astrônomos para estudar galáxias muito distantes e muito tênues. Observe que a escala foi bastante exagerada neste diagrama. Na realidade, a galáxia distante está muito mais distante e muito menor. Aglomerados de lente gravitacional são aglomerados de galáxias elípticas cuja gravidade é tão forte que curvam a luz das galáxias atrás delas. Isso produz imagens distorcidas e, muitas vezes, múltiplas da galáxia de fundo. Mas, apesar dessa distorção, as lentes gravitacionais permitem observações muito melhoradas, pois a gravidade curva o caminho da luz em direção ao Hubble, amplificando a luz e tornando objetos de outra forma invisíveis observáveis. Uma equipe de astrônomos usou Abell 383, uma dessas lentes gravitacionais, para observar uma galáxia distante cuja luz é resolvida em duas imagens pelo aglomerado
Esta ilustração mostra um fenômeno conhecido como lente gravitacional, que é usado por astrônomos para estudar galáxias muito distantes e muito tênues. Observe que a escala foi bastante exagerada neste diagrama. Na realidade, a galáxia distante está muito mais distante e muito menor. Aglomerados de lente gravitacional são aglomerados de galáxias elípticas cuja gravidade é tão forte que curvam a luz das galáxias atrás delas. Isso produz imagens distorcidas e, muitas vezes, múltiplas da galáxia de fundo. Mas, apesar dessa distorção, as lentes gravitacionais permitem observações muito melhoradas, pois a gravidade curva o caminho da luz em direção ao Hubble, amplificando a luz e tornando objetos de outra forma invisíveis observáveis. Uma equipe de astrônomos usou Abell 383, uma dessas lentes gravitacionais, para observar uma galáxia distante cuja luz é resolvida em duas imagens pelo aglomerado
© Foto / NASA, ESA & L. Calçada
A equipe argumenta que as ondas gravitacionais podem ser desviadas, amplificadas e até divididas em múltiplos sinais, assim como a luz, e que efeitos de difração e interferência ajudam a identificar eventos afetados por lentes gravitacionais. Para testar essa hipótese, os pesquisadores desenvolveram um modelo matemático e um software capaz de analisar rapidamente essas distorções.
Eles concluíram que, se o sinal tivesse sido desviado por um objeto compacto entre 190 e 850 massas solares — ou por uma estrutura extensa, como um aglomerado globular — as massas aparentes dos buracos negros seriam explicáveis sem exigir rotações extremas. Com essa correção, o sistema teria cerca de 140 massas solares no total, e não 240 como inicialmente estimado.
A natureza da lente gravitacional permanece incerta. Os cientistas afirmam que objetos compactos com massas entre 100 e 1.000 sóis deveriam ser extremamente raros, e que trabalhos futuros precisarão determinar se tais lentes podem se formar ou se um conjunto de objetos mais leves poderia produzir o mesmo efeito observado no sinal GW231123.
A equipe também ressalta que ainda não é possível afirmar com certeza que este é o primeiro caso de ondas gravitacionais afetadas por lente gravitacional.
Mesmo assim, o estudo demonstra como a astronomia de ondas gravitacionais pode revelar fenômenos extremos do Universo e oferecer novas ferramentas para investigar fusões de buracos negros e estruturas massivas capazes de distorcer o espaço-tempo.
