Não há som no espaço, mas os buracos negros ainda podem cantar.

Quando dois buracos negros colidem, sua música ondula através da própria estrutura da existência, criando um coro estrondoso de oscilações no espaço-tempo que reverberam pelo universo como um sino que se apaga. Cada dueto cósmico é único, e os cientistas têm gravado fielmente estas canções desde que detectaram ondas gravitacionais pela primeira vez em 2015. Agora os investigadores pensam que podem ouvir uma melodia escondida na música: um tipo recentemente previsto de sinal de onda gravitacional conhecido como onda directa.

O que torna as ondas diretas tão fascinantes é a sua origem. Todos os sinais de ondas gravitacionais que os cientistas observaram até agora – conhecidos como modos quase normais – surgem depois de dois buracos negros se fundirem num buraco maior, e o espaço-tempo distorcido se instalar em torno dele. As ondas diretas parecem originar-se muito mais perto do horizonte de eventos de um novo buraco negro: o ponto sem retorno para além do qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar.

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“É quase um cabo de guerra”, diz Katerina Chatziioannou, física do Instituto de Tecnologia da Califórnia. “Você quer chegar mais perto do horizonte, mas quanto mais perto você chega, mais difícil é obter qualquer informação sobre ele.”

Na verdade, qualquer coisa criada tão perto do horizonte de eventos de um buraco negro parece quase destinada a ser vítima da sua imensa gravidade. Mas as fusões de buracos negros também estão entre os eventos mais violentos do cosmos. Os seus enormes campos gravitacionais agitam o espaço-tempo circundante como uma colher mexendo o café, permitindo teoricamente que alguns destes sinais escapem do vórtice cósmico.

Um novo estudo publicado na revista Nature apresenta a primeira evidência de tais ondas, utilizando dados do sinal de onda gravitacional mais claro alguma vez observado: a colossal fusão de buracos negros conhecida como GW250114. (A mesma fusão que causou sensação – trocadilho intencional – no ano passado, quando ofereceu aos físicos uma rara oportunidade de dissecar buracos negros em fusão com detalhes sem precedentes. As conclusões desse estudo incluem, entre outras coisas, que os buracos negros não são apenas grandes cantores, mas também carecas.)

Para o coautor do estudo, Sizeng Ma, que ajudou a desenvolver a teoria por trás das ondas diretas, o momento do GW250114 não poderia ter sido melhor. “Às vezes, quando você faz uma previsão, as pessoas podem ter que esperar muitos anos para que ela seja comprovada”, diz ele. “Como este evento é tão barulhento, permite-nos provar imediatamente a nossa previsão.”

A razão pela qual o sinal GW250114 é tão “alto” na verdade tem pouco a ver com a colisão em si. Ondas gravitacionais de força semelhante já foram observadas antes. O que mudou foi a instrumentação. “É como ouvir o mesmo ruído quando o microfone tem estática mais baixa”, diz Chatziioannou, que não esteve envolvido no estudo.

Simplificando, uma década de progresso tecnológico transformou este dueto cósmico num verdadeiro empecilho.

A metáfora musical é particularmente adequada porque as ondas gravitacionais oscilam de forma muito semelhante às ondas sonoras, permitindo aos investigadores analisá-las usando muitas das mesmas ferramentas matemáticas. A colisão de dois buracos negros é frequentemente comparada ao toque de uma campainha, razão pela qual a atenuação do sinal que se segue é conhecida como toque de campainha. “Podemos pensar nas ondas gravitacionais como a acústica do espaço-tempo”, diz Ma.

Se os sinais de toque comuns são a ressonância fraca de um sino, as ondas diretas poderiam nos dizer como o sino foi tocado. Eles poderiam oferecer aos físicos uma nova maneira de investigar alguns dos ambientes mais extremos do espaço. No entanto, é difícil saber com certeza se os astrónomos viram uma onda direta.

“Se pudéssemos observar isto, teríamos uma medição direta das propriedades do horizonte”, diz Emanuele Berti, professor da Universidade Johns Hopkins que não esteve envolvido no estudo. “A questão é: podemos realmente ver isso?”

O sinal identificado em GW250114 corresponde às previsões de uma onda direta, o que é um sinal encorajador. Mas corresponder a uma previsão não é o mesmo que prová-la. Alguns físicos estão céticos de que tais ondas possam escapar do intenso ambiente gravitacional próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro, ou que os instrumentos atuais possam separar de forma confiável o sinal de onda direto do ruído circundante. “Essas coisas são muito difíceis de observar, se é que podem ser observadas”, diz Berti.

Ainda assim, “qualquer evidência observacional de buracos negros é bem-vinda e representa um progresso”, afirma Vitor Cardoso, diretor do centro de gravidade do Instituto Niels Bohr e distinto professor do Instituto Superior Técnico em Lisboa, Portugal.

Os físicos estão ansiosos para investigar mais o sinal e procurar sinais de ondas diretas escondidas sob os modos quase normais detectados anteriormente.

“Tenho a certeza de que muito trabalho será realizado em todo o mundo e que a abordagem impulsionará o progresso”, afirma Szabolcs Márka, professor da Universidade de Columbia que não esteve envolvido no estudo. “Quanto mais observarmos, mais certeza teremos.”

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