Buracos negros de massa intermediária: revelações do universo profundo pela equipe de Krystal, Karan e Anjali

A cadeia evolutiva dos buracos negros sempre teve duas extremidades claras: os estelares (até cerca de 50 massas solares) e os supermassivos (com milhões a bilhões de massas solares). Mas o que existiria na faixa intermediária? Esses buracos negros de massa intermediária (IMBHs), entre algumas centenas e algumas centenas de milhares de massas solares, eram considerados os elos perdidos da evolução astronômica.
A equipe liderada pelo professor Karan Jani, da Vanderbilt University, avança nessa questão com uma série de estudos recentes que identificam pela primeira vez fortes candidatos a IMBHs, usando detecção de ondas gravitacionais.

Reanalisando dados históricos em busca dos “lite” IMBHs
A principal pesquisa — intitulada Properties of ‘Lite’ Intermediate-Mass Black Hole Candidates in LIGO-Virgo’s Third Observing Run — foi liderada pela pós-doutoranda Anjali Yelikar e pela doutoranda Krystal Ruiz-Rocha. Com base em dados da terceira observação do LIGO-Virgo, eles identificaram 11 eventos de fusão cujas massas combinadas excedem 100 massas solares — um forte indício de buracos negros de massa intermediária.
Utilizando o algoritmo estatístico RIFT, a equipe aplicou três modelos refinados de onda (“waveforms”) com harmônicos avançados, concluindo que 5 desses eventos resultaram em buracos negros com massas entre 110 e 350 massas solares, com mais de 90% de confiança dos dados. Em alguns casos, as massas pré-fusão preenchiam a chamada “faixa proibida” da supernova por par-instabilidade (entre 60 e 120 massas solares) — um território teórico onde buracos negros não deveriam existir.

O que aprendemos sobre a formação desses objetos
Segundo Jani, esses buracos negros são verdadeiros “fósseis cósmicos”, fornecendo pistas sobre as primeiras gerações de estrelas que iluminaram o universo – possivelmente formadas em ambientes extremos, logo após o Big Bang.  Eles representam uma janela inédita para compreender tanto a formação estelar ancestral quanto os mecanismos que geram buracos negros supermassivos.

Uma visão de futuro com LISA e inteligência artificial
As fusões captadas por LIGO-Virgo duram apenas segundos — o polo final de um processo que pode levar bilhões de anos. Para melhorar nossa compreensão, a equipe desenvolveu dois estudos que avaliam a capacidade da próxima missão LISA (Laser Interferometer Space Antenna), prevista para o final da década de 2030, de detectar esses buracos anos antes da fusão. Isso permitiria mapear sua evolução e até estimar os “recoils” (impulsos gravitacionais) pós-fusão.
Outro estudo essencial, liderado por Chayan Chatterjee, usou modelos de inteligência artificial para filtrar o ruído e garantir a integridade dos sinais detectados. Essa abordagem é parte do programa AI for New Messengers, em colaboração com o instituto de ciência de dados da Vanderbilt.

Mirando a Lua: uma nova fronteira para a observação
Anjali Yelikar também destacou estudos sobre a observação de IMBHs a partir da superfície lunar, onde frequências gravitacionais mais baixas — inacessíveis na Terra — poderiam ser detectadas com clareza. Isso abriria a possibilidade de entender melhor os ambientes onde esses buracos negros surgiram.

Parâmetros dos eventos (com base em modelos avançados)
Análises mais detalhadas com o modelo NRSur7dq4 indicam que alguns eventos (como GW190426 e GW191225) apresentam masas acumuladas de até ~292 massas solares e spin (χ_eff) condizente com fusões tradicionais. Essas observações foram feitas com múltiplos modelos de onda, permitindo comparações robustas ainda com variação entre os resultados.

Conclusão
A descoberta desses “lite” IMBHs representa um avanço extraordinário. Pela primeira vez, há evidências robustas — com base nas ondas gravitacionais mais intensas já detectadas — de buracos negros na faixa intermediária entre os estelares e os supermassivos. Esses eventos não apenas preenchem lacunas teóricas, mas também reabrem o debate sobre a história primordial do universo, os primeiros ciclos de vida estelar e os processos de fusão que moldaram a formação pentarronômica dos astros.
Com apoio da inteligência artificial, colaborações com observatórios espaciais futuros e até visão lunar, a equipe liderada por Krystal, Karan e Anjali está abrindo um novo capítulo na exploração das fronteiras da física e da astronomia.