A2 Fusões de Objetos Compactos e Ondas Gravitacionais

Tópico

O elemento central deste modelo é um par de objetos compactos — duas estrelas de nêutrons, dois buracos negros ou uma combinação de ambos — orbitando cada vez mais próximos um do outro, descrevendo uma espiral de decaimento orbital que inevitavelmente termina em uma fusão.

À medida que esse par de objetos compactos irradia energia na forma de ondas gravitacionais, essa radiação faz com que o par perca energia orbital, e essa perda de energia orbital, por sua vez, reduz a separação entre os dois objetos. Mas quanto mais próximos o par fica, mais intensamente ele irradia energia gravitacional, de modo que a própria radiação de energia repõe e exacerba a perda de energia orbital que a causou, fechando assim um ciclo de auto-reforço: menos separação produz mais radiação, e mais radiação produz ainda menos separação, até que termine, sem possibilidade de interrupção, na fusão do par em um único objeto.

A frequência da onda gravitacional emitida por este par durante a espiral final está diretamente ligada ao dobro da frequência orbital do próprio par, de modo que ambas as frequências aumentam juntas, cada vez mais rapidamente, nos momentos finais antes da fusão.

A distorção que essa mesma onda gravitacional produz no espaço-tempo ao atingir a Terra é, no entanto, extraordinariamente pequena, e é precisamente essa pequenez que exige detectores interferométricos extremamente sensíveis para registrá-la.

Quando pelo menos um dos dois objetos em fusão é uma estrela de nêutrons, a fusão deste par também pode ser acompanhada por um clarão eletromagnético observável, uma breve emissão de raios gama, de modo que o mesmo evento de fusão é registrado simultaneamente por dois mensageiros completamente diferentes. Assim, da órbita cada vez mais próxima com a qual este documento começa até o registro duplo com o qual termina, passando pelo ciclo que retroalimenta a perda de energia orbital e pela frequência da onda gravitacional ligada à frequência orbital, o par de objetos compactos faz com que sua própria órbita, alimentando-se a si mesma, acabe sendo consumida em uma única fusão.

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