O mistério dos primeiros buracos negros supermassivos foi finalmente resolvido

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M. Kornmesser / ESO

Sensação de artista das imediações de um buraco preto supermassivo

Um novo estudo encontrou uma resposta para o mistério dos primeiros buracos negros supermassivos.

Um buraco preto supermassivo é uma classe de buracos negros encontrados principalmente no núcleo das galáxias. Ao contrário dos buracos negros estelares, que são originados a partir da evolução de estrelas de volume elevada, os buracos negros supermassivos foram formados por imensas nuvens de gás ou por aglomerados de milhões de estrelas que colapsaram sobre a sua própria seriedade quando o Universo ainda era muito mais jovem e denso.

Acredita-se que buracos negros supermassivos existam nos centros de quase todas as galáxias. O buraco preto no núcleo da Via Láctea, o Sagittarius A*, tem uma volume de aproximadamente quatro milhões de vezes a volume solar, por exemplo.

O Big Bang sugere que o Universo surgiu há tapume de 13,8 milénio milhões de anos. No entanto, quando olhamos para os primeiros milhões de anos da história cósmica, encontramos centenas de buracos negros com milénio milhões de vezes a volume solar.

Uma vez que é que estes buracos negros se formaram tão cedo e ficaram tão massivos tão repentinamente? Uma equipa de investigadores acredita ter finalmente desvendado nascente mistério de longa data, depois de um estudo que decorreu ao longo de 19 anos. Os resultados foram publicados na aclamada revista científica Nature.

Pouco depois do Big Bang, mesmo as regiões mais densas continham somente um pouco mais de volume do que as outras.

Os cientistas parecem concordar que foram precisas dezenas de milhões de anos para as primeiras estrelas se formarem e que a primeira grande vaga de formação de estrelas no Universo ocorreu de 100 a 200 milhões de anos depois, explica o astrofísico Ethan Siegel, num item publicado no site Big Think.

Depois, as maiores estrelas terão vivido somente durante 2 milhões de anos ou menos, até que os seus núcleos tenham colapsado e formassem buracos negros.

As perguntas que se impõem são: quão cedo podemos formar estes buracos negros e quão rápido podem crescer e lucrar volume à medida que o Universo evolui?

Há um limite estabelecido pelas leis da Física para a rapidez com que uma única volume pode crescer acumulando material à sua volta: o limite de Eddington.

O problema é que agora foram encontrados quasares com buracos negros supermassivos com dimensões de até 1 milénio milhão de massas solares que remontam a uma quadra em que o Universo tinha tapume de 700 milhões de anos: somente 5% de sua idade atual. Não faz sentido. Estes primeiros buracos negros supermassivos cresceram mais do que se esperava.

Assim, os autores do novo estudo pôs mãos à obra. A equipa de investigadores simulou porquê é que a estrutura se forma no início do Universo, e observou porquê é que proto-galáxias e aglomerados de estrelas se fundem.

Os cientistas foram capazes de mostrar que onde fluxos fortes e frios de acreção ocorrem e convergem, podem, de repente, desencadear o colapso de uma só vez de nuvens densas de material normal, criando estrelas de vida curta ou buracos negros de colapso direto, que variam de 30.000 a 40.000 massas solares.

“As únicas nuvens primordiais que poderiam formar um quasar logo depois o amanhecer cósmico, quando as primeiras estrelas do universo se formaram, também criaram convenientemente as suas próprias sementes maciças, começou por proferir o coautor do estudo, Daniel Whalen, da Universidade de Portsmouth.

“Levante resultado simples e bonito não só explica a origem dos primeiros quasares, mas também a sua demografia: os seus números nos primeiros tempos. Os primeiros buracos negros supermassivos foram simplesmente uma consequência oriundo da formação de estruturas em cosmologias de material escura fria: filhos da teia cósmica”, acrescentou.

  ZAP //

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