Estrelas em Explosão e Buracos Negros: A Lacuna Proibida

A pesquisa sobre ondas gravitacionais revela a Lacuna Proibida na distribuição de buracos negros e suas implicações na astrofísica.

Esta ilustração mostra uma explosão de supernova por instabilidade de par. Esses tipos de explosões não deixam nada para trás, nem mesmo um buraco negro. Elas podem explicar a Lacuna Proibida de buracos negros em massas de buracos negros, de acordo com novas pesquisas. Crédito da imagem: Observatório Gemini / NSF / AURA / Joy Pollard.

A detecção de ondas gravitacionais (GW) revolucionou a astrofísica, permitindo a observação de eventos cósmicos como fusões de buracos negros. A partir dessas medições, novas questões surgem sobre a distribuição de massas dos buracos negros, especialmente em relação à chamada Lacuna Proibida, um intervalo de massas onde a presença de buracos negros é surpreendentemente escassa.

Detecção de Ondas Gravitacionais e Buracos Negros

Desde a primeira detecção de ondas gravitacionais em 2015, os cientistas têm utilizado esses dados para mapear a massa dos buracos negros. Observações indicam que buracos negros com mais de 45 massas solares são raros, criando a Lacuna Proibida. A pesquisa publicada na Nature sugere que essa lacuna pode ser explicada por supernovas de instabilidade de par, que impedem a formação de buracos negros em uma faixa de massas entre 50 e 130 massas solares.

A Lacuna Proibida na Distribuição de Massas

A Lacuna Proibida representa um enigma na astrofísica, pois a teoria sugere que estrelas massivas deveriam colapsar em buracos negros. No entanto, a escassez de buracos negros nessa faixa de massa levanta questões sobre os processos que ocorrem durante a evolução dessas estrelas. A pesquisa indica que a instabilidade de par, que ocorre em estrelas massivas, pode levar a explosões que não deixam buracos negros como remanescente.

Esta imagem ilustra o que acontece dentro de uma supernova de instabilidade de pares. Em uma estrela muito massiva, os raios gama produzidos em seu núcleo podem se tornar tão energéticos que parte de sua energia é convertida na criação de pares de elétrons e pósitrons. Isso reduz a pressão de radiação da estrela, e ela colapsa parcialmente sob sua própria gravidade extremamente poderosa. Após o colapso, ocorrem reações termonucleares descontroladas (não mostradas aqui) e a estrela explode. Nada, nem mesmo um buraco negro, permanece. Crédito da imagem: Por NASA/CXC/M. Weiss – http://chandra.harvard.edu/photo/2007/sn2006gy/more.html, especificamente http://chandra.harvard.edu/photo/2007/sn2006gy/sn2006gy_ill.tif, Domínio Público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2082949

Supernovas de Instabilidade de Par e suas Implicações

As supernovas de instabilidade de par são fenômenos em que a fusão de núcleos atômicos e raios gama gera pares de elétrons e pósitrons, reduzindo a pressão interna da estrela. Esse processo resulta em uma explosão catastrófica, destruindo completamente a estrela e não deixando buracos negros. As implicações desse fenômeno são significativas, pois explicam a ausência de buracos negros em uma faixa de massas esperada, conforme descrito na Wikipedia.

Buracos Negros Binários e a Lacuna Proibida

Apesar da Lacuna Proibida, alguns buracos negros foram encontrados nessa faixa de massa. A explicação pode estar nos buracos negros binários, onde o buraco negro secundário pode ser mais ‘pristino’, enquanto o primário resulta de fusões anteriores. A análise das taxas de rotação dos buracos negros sugere que aqueles que se encontram na Lacuna Proibida têm características distintas, indicando uma subpopulação de fusões hierárquicas.

As descobertas recentes sobre a Lacuna Proibida e as supernovas de instabilidade de par ampliam a compreensão sobre a formação e a evolução dos buracos negros. A pesquisa contínua nesse campo poderá esclarecer ainda mais os mistérios do universo e a dinâmica das estrelas massivas.

Fonte: universetoday.com