Prevendo a Direção do Spin Final a Partir da Coalescência de Dois Buracos Negros

O conhecimento do spin do buraco negro resultante da fusão de um binário de buracos negros genérico é de grande importância para estudar a evolução cosmológica de buracos negros supermassivos. Várias tentativas foram feitas para modelar o spin por meio de expressões simples que exploram os resultados de simulações de relatividade numérica. Embora essas expressões estejam em razoável concordância com as simulações, elas negligenciam a precessão do plano orbital do binário e, portanto, não podem ser aplicadas diretamente—ou seja, sem evoluir o sistema para separações pequenas usando a teoria pós-newtoniana—para binários com separações maiores do que algumas centenas de raios gravitacionais. Embora isso não seja um problema em princípio, pode ser impraticável se as fórmulas forem empregadas em árvores de fusão cosmológica ou simulações N-corpos, que fornecem os spins e o momento angular dos dois buracos negros quando sua separação é de centenas ou milhares de raios gravitacionais. A fórmula que propomos é, em vez disso, construída sobre suposições aprimoradas e fornece, para qualquer separação, uma previsão muito precisa tanto para a norma do spin final quanto para sua direção. Ao comparar com os dados numéricos, também mostramos que a direção do spin final está muito precisamente alinhada com o momento angular total do binário em grandes separações. Portanto, observações da direção do spin final (por exemplo, via um jato) podem fornecer informações sobre o plano orbital do binário em grandes separações e poderiam ser relevantes, por exemplo, para estudar fontes de rádio em forma de X.