Catálogo GWTC-5 revela 161 novas fusões de buracos negros e um ‘mundo perdido’ cósmico

O catálogo GWTC-5, contendo 161 novos sinais de ondas gravitacionais originadas da fusão de buracos negros, elevou o total de colisões detectadas para 390, conforme detalhou uma reportagem do Space.com. A descoberta, descrita como ‘o equivalente astronômico a desenterrar uma civilização antiga’, promete revolucionar nosso entendimento sobre como esses objetos cósmicos se encontram e se chocam.

As ondas gravitacionais, ondulações no tecido do espaço-tempo, foram previstas por Albert Einstein em 1915 como parte de sua teoria da relatividade geral. Segundo essa teoria, objetos massivos deformam o espaço-tempo, e sua aceleração gera essas perturbações que viajam à velocidade da luz.

Einstein acreditava que jamais detectaríamos tais sinais, mas o observatório LIGO (Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferometria a Laser) provou o contrário em 2015, captando a fusão de dois buracos negros a 1,3 bilhão de anos-luz. Atualmente, com os detectores LIGO, Virgo e KAGRA (Detector de Ondas Gravitacionais de Kamioka) operando em fases de observação, as detecções ocorrem até quatro vezes por semana durante os períodos ativos.

Daniel Williams, pesquisador do Instituto de Pesquisas Gravitacionais do Reino Unido, descreveu o feito afirmando que ‘esta atualização massiva ampliou e aprofundou nosso conhecimento do universo, fornecendo muitos mais vislumbres de seus objetos mais elusivos: buracos negros em colisão’. ‘Já não estamos apenas aprendendo sobre colisões individuais; é o equivalente astronômico a descobrir uma civilização antiga’, acrescentou Williams, comparando a coleção de sinais a um tesouro arqueológico cósmico.

Entre os destaques do catálogo estão os sinais GW241011 e GW241110, detectados em outubro e novembro de 2024, que revelam fusões de buracos negros de ‘segunda geração’. Isso significa que cada um desses pares foi formado não diretamente de estrelas massivas, mas de fusões anteriores, indicando que esses eventos ocorrem em ambientes estelares densamente povoados.

‘Essas duas observações mostraram sinais característicos de que o buraco negro maior de cada par foi formado a partir de uma fusão anterior de dois buracos negros’, explicou Storm Colloms, do mesmo instituto. ‘Agora temos evidências crescentes de que o universo cria buracos negros em fusão por outros mecanismos além daqueles vindos de estrelas binárias massivas’, acrescentou.

A descoberta dessas fusões de segunda geração é crucial para entender como os buracos negros podem crescer até massas de milhões ou bilhões de vezes a do Sol, um mistério de longa data na astrofísica. A ocorrência em ambientes estelares densos sugere que múltiplas fusões em cadeia podem ser um mecanismo viável para esse crescimento acelerado.

Há décadas os astrônomos buscam o elo perdido entre os buracos negros de massa estelar e os supermassivos que habitam os centros das galáxias, e essas fusões de segunda geração podem ser a chave para desvendar esse mistério. O estudo populacional do GWTC-5, ao catalogar centenas de eventos, permite traçar a demografia dessa ‘civilização perdida’ de buracos negros e suas cadeias evolutivas.

Outro sinal notável, o GW240615, captado em junho de 2024, resultou da colisão de um buraco negro de 26 massas solares com outro de 30 massas solares a mais de 3 bilhões de anos-luz. Este evento permitiu aos astrônomos localizar a região de origem com precisão recorde, restringindo-a a apenas 6 graus quadrados no céu, o que o torna o sinal gravitacional mais precisamente localizado até hoje.

‘O catálogo atualizado nos dá uma coleção muito maior de sinais para responder a uma das maiores questões da cosmologia: quão rápido o universo está se expandindo?’, questionou Alex Papadopoulos, também do Instituto de Pesquisas Gravitacionais. ‘As ondas gravitacionais permitem medir essa taxa estimando a distância dos objetos em fusão, e cada evento contribui com um pouco de informação, melhorando significativamente nossos resultados’, explicou.

O sinal GW250114, detectado em janeiro de 2025 e oriundo da fusão de buracos negros de 34 e 32 massas solares a cerca de 1 bilhão de anos-luz, destacou-se por sua nitidez excepcional. Essa clareza permitiu o teste mais preciso já realizado da relatividade geral e a confirmação do teorema da área de buracos negros, proposto por Stephen Hawking.

‘Com a intensidade do GW250114, pudemos comparar o espaço-tempo deformado antes e depois da fusão e constatamos que a área total dos horizontes de eventos aumentou, de acordo com as leis de Hawking sobre a mecânica dos buracos negros’, relatou John Veitch, da Universidade de Glasgow. ‘Após a fusão, o buraco negro final reverbera como um sino, emitindo ondas gravitacionais, e a análise confirmou que, embora energia seja liberada, a entropia total aumenta, obedecendo à segunda lei da termodinâmica’, acrescentou.

Essa confirmação do teorema de Hawking demonstra que mesmo em condições extremas, as leis da termodinâmica se mantêm, mas com uma curiosidade: diferentemente de objetos comuns, os buracos negros se tornam mais frios à medida que acumulam energia. O ressoar do buraco negro final, como um sino cósmico, também fornece uma janela única para testar a relatividade geral em regimes de campo forte.

A coleção de 390 fusões abre caminho para uma abordagem estatística robusta, permitindo que os cientistas estudem as populações de buracos negros de forma análoga ao levantamento de uma civilização perdida. ‘Os novos resultados são como encontrar um tesouro até então desconhecido, revelando não apenas vidas individuais, mas a estrutura de todo um mundo perdido’, concluiu Williams.

Os detectores LIGO, Virgo e KAGRA devem iniciar uma rodada intermediária de observação de seis meses ainda este ano, servindo como ponte para a Rodada de Observação 5, programada para operar entre 2028 e 2031. O futuro das ondas gravitacionais é brilhante — ou melhor, barulhento — prometendo redefinir continuamente nossa compreensão do universo e de seus eventos mais violentos.