O que são ondas gravitacionais?

Ondas gravitacionais são ondulações na geometria do espaço-tempo, produzidas sempre que uma massa acelera de forma assimétrica. Elas esticam e comprimem o espaço ao passar, e um par de buracos negros em fusão é a fonte mais intensa conhecida.

O que acontece quando dois buracos negros se fundem?

Eles se unem num único buraco negro giratório e mais massivo. Alguns por cento da massa total são convertidos diretamente em ondas gravitacionais numa fração de segundo, e depois o remanescente vibra até uma forma final lisa.

Dá para ver uma fusão de buracos negros?

Com telescópio não — a fusão de dois buracos negros praticamente não emite luz. Ela é detectada apenas pelas ondas gravitacionais irradiadas, e é por isso que LIGO e Virgo são interferômetros e não telescópios.

O que é um Buraco negro binário?

Q: O que é um buraco negro binário?

É um sistema de dois buracos negros orbitando seu centro de massa comum. A órbita decai enquanto o par irradia ondas gravitacionais, e termina numa fusão que produz um único buraco negro maior.

Um buraco negro binário são dois buracos negros orbitando um ao outro. O par irradia energia como ondas gravitacionais — ondulações do próprio espaço-tempo — o que drena a órbita até que ambos espiralem juntos e se fundam. É o objeto que o LIGO ouviu em 2015 e hoje é o que a astronomia de ondas gravitacionais mais detecta.

A fusão final é o evento mais violento do universo desde o Big Bang, e quase ninguém perceberia. Quando os dois buracos negros do GW150914 — de 36 e 29 massas solares — se combinaram, o remanescente pesava 62 massas solares. Três sóis inteiros haviam sido convertidos em pura radiação gravitacional em um quinto de segundo, irradiando brevemente mais potência que todas as estrelas do universo observável juntas. Nenhuma luz foi emitida. A única coisa que chegou à Terra, 1,3 bilhão de anos depois, foi uma variação na distância entre espelhos de cerca de uma parte em 10^21 — um milésimo da largura de um próton ao longo de um braço de 4 km.

Desenhar isso com honestidade exige mudar o próprio integrador. Em todo o resto desta seção a luz cai em direção a um único centro com momento angular conservado; aqui ela é puxada por dois, e a soma de duas soluções de buraco negro não é ela mesma uma solução das equações de Einstein. O que o shader faz é sobrepor as duas atrações, cada uma medida em relação ao seu próprio buraco — exato para um buraco, fiel enquanto o par estiver bem separado, e honestamente rotulado como aproximação nas últimas órbitas, onde só a relatividade numérica completa serve.

O que isso compra é uma imagem que nada mais produz. As duas sombras não são dois buracos negros colados: cada um curva a luz do outro, então suas bordas voltadas uma para a outra ficam visivelmente achatadas e cada um carrega no flanco externo uma fina meia-lua, imagem secundária de si mesmo desviada em torno da parceira. Além delas, o disco circumbinário é mantido afastado a cerca de duas vezes a separação — o par expulsa por torque tudo o que se aproxime — e alimenta cada buraco por correntes que cruzam a cavidade. O campo estelar de fundo é cisalhado pelas próprias ondas gravitacionais do par, exageradas em umas vinte ordens de grandeza para que sejam sequer visíveis.