Cerca de 13 bilhões de anos atrás, quando o nosso universo ainda era apenas uma startup fragmentada, o cosmos atingiu uma marca criativa e produziu buracos negros supermassivos à esquerda, à direita e no centro.
Os astrônomos ainda podem dar uma espiada nessas relíquias do universo primitivo quando olham para os quasares, objetos incrivelmente grandes e brilhantes que se acredita serem alimentados por velhos buracos negros bilhões de vezes mais massivos que o sol da Terra. No entanto, a própria existência desses objetos antigos representa um problema. Muitos quasars parecem originar-se dos primeiros 800 milhões de anos do universo, muito antes que qualquer estrela pudesse crescer grande ou velha o suficiente para desmoronar sob sua própria massa, explodir em uma supernova e formar um buraco negro.
Então, de onde vêm esses velhos buracos no tecido do espaço-tempo? De acordo com uma teoria popular, talvez tudo o que seja necessário seja um monte de gás.
Em um novo estudo, publicado em 28 de junho no The Astrophysical Journal Letters, os pesquisadores usaram um modelo computadorizado para mostrar que certos buracos negros supermassivos no universo primitivo poderiam ter se formado simplesmente acumulando uma gigantesca quantidade de gás em uma nuvem ligada gravitacionalmente. Os pesquisadores descobriram que, em algumas centenas de milhões de anos, uma nuvem tão grande poderia desmoronar sob sua própria massa e criar um pequeno buraco negro – nenhuma supernova é necessária.
Esses objetos teóricos são conhecidos como buracos negros de colapso direto (DCBHs). De acordo com o especialista em buracos negros Shantanu Basu, principal autor do novo estudo e astrofísico da Western University em Londres, Ontário, uma das características que definem os DCBHs é que eles devem ter se formado muito, muito rapidamente dentro de um período de tempo muito curto. universo primitivo.
“Os buracos negros são formados ao longo de uma duração de apenas 150 milhões de anos e crescem rapidamente durante esse período”, disse Basu à Live Science por e-mail. “Os que se formam no início do período de 150 milhões de anos podem aumentar sua massa por um fator de 10 mil.”
Como uma nuvem de gás se torna um buraco negro? De acordo com um estudo de 2017, tal transformação requer duas galáxias com personalidades muito diferentes: uma delas é uma superaquática cósmica que forma muitas estrelas pequeninas e a outra uma pilha discreta de gás sem estrelas.
À medida que novas estrelas se formam na movimentada galáxia, elas espalham um fluxo constante de radiação quente que lava a galáxia vizinha, impedindo que o gás de lá se aglutine em suas próprias estrelas. Dentro de algumas centenas de milhões de anos, aquela nuvem de gás sem estrelas poderia acumular tanta matéria que simplesmente colapsa sob seu próprio peso, formando um buraco negro sem nunca produzir uma estrela, descobriu Basu.
Logo, esse buraco negro de “semente” poderia alcançar o status de supermassivo, devorando rapidamente a matéria das nebulosas próximas – possivelmente dando origem aos quasares gigantescos que podemos ver hoje.
Crédito: NASA / ESA / C. Kochanek (OSU)
Segundo Basu, esse ato de coreografia cósmica pode ter sido possível por apenas uma breve janela de tempo, nos primeiros 800 milhões de anos da vida do universo, antes que o espaço se tornasse superlotado de estrelas e outros buracos negros para que o processo ocorresse. Dentro de um bilhão de anos após o Big Bang, pode ter havido tanto radiação de fundo no universo que um buraco negro supermassivo lutaria para encontrar gás suficiente para sugar e continuar seu crescimento exponencial.
“Estamos assumindo nenhuma nova produção de buracos negros [supermassivos] após esse período de 150 milhões de anos”, disse Basu. “Isso explica por que há uma queda acentuada no número de buracos negros acima de certa massa e luminosidade no universo.”
Enquanto os DCBHs permanecem teóricos por enquanto, alguns astrônomos acham que o telescópio espacial Hubble pode ter realmente capturado um objeto desse tipo em 2017. Segundo os autores de um estudo daquele ano sobre o assunto, uma estrela gigante simplesmente desapareceu antes da câmera do Hubble olho, desaparecendo sem o flash revelador de uma supernova. A melhor explicação, os pesquisadores escreveram, é que a estrela massiva simplesmente entrou em colapso em um buraco negro sem qualquer pompa ou fogos de artifício.
Durante a pesquisa plurianual que culminou no estudo de 2017, seis outras estrelas próximas explodiram em fogo e fúria, sugerindo que cerca de 1 em cada 7 (14%) grandes estrelas atingem seus fins simplesmente desaparecendo no vazio.
Publicado em 07/07/2019
Artigo original: https://www.livescience.com/65857-direct-collapse-black-holes-proved-theoretically.html
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