Cerca de 13 bilhões de anos atrás, quando nosso universo ainda era apenas uma startup desconexa, o cosmos atingiu uma veia criativa e produziu buracos negros supermassivos à esquerda, à direita e ao centro.
Os astrônomos ainda podem dar uma espiada nessas relíquias do universo primordial quando olham para quasares, objetos incrivelmente grandes e extraordinariamente brilhantes, pensados para serem movidos por velhos buracos negros bilhões de vezes mais massivos que o sol da Terra. No entanto, a própria existência desses objetos antigos coloca um problema. Muitos quasares parecem originar-se dos primeiros 800 milhões de anos do universo, muito antes de qualquer estrela crescer ou envelhecer o suficiente para colapsar 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 seja preciso muito gás.
Em um novo estudo, publicado em 28 de junho no The Astrophysical Journal Letters, os pesquisadores usaram um modelo de computador para mostrar que certos buracos negros supermassivos no universo primitivo poderiam ter se formado simplesmente acumulando uma quantidade gigantesca de gás em uma nuvem gravitacionalmente ligada. Os pesquisadores descobriram que, em algumas centenas de milhões de anos, uma nuvem suficientemente grande poderia entrar em colapso 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 definidoras das DCBHs é que elas devem ter se formado muito, muito rapidamente, dentro de um período muito curto de tempo. universo primitivo.
"Os buracos negros são formados ao longo de apenas 150 milhões de anos e crescem rapidamente durante esse período", disse Basu à Live Science em um email. "Os que se formam no início da janela de 150 milhões de anos podem aumentar sua massa em um fator de 10 mil".
Como uma nuvem de gás se torna um buraco negro? De acordo com um estudo de 2017, essa transformação exige duas galáxias com personalidades muito diferentes: uma delas é uma super-estrela cósmica que está formando muitas estrelas-bebê e a outra um monte discreto de gás sem estrelas.
À medida que novas estrelas se formam na movimentada galáxia, elas emitem um fluxo constante de radiação quente que lava sobre a galáxia vizinha, impedindo que o gás ali se una em estrelas próprias. Dentro de algumas centenas de milhões de anos, essa nuvem de gás sem estrelas poderia acumular tanta matéria que simplesmente entra em colapso com seu próprio peso, formando um buraco negro sem nunca produzir uma estrela, descobriu Basu.
Em breve, esse buraco negro "semente" poderá alcançar um status supermassivo, devorando rapidamente matéria de nebulosas próximas - possivelmente dando à luz os quasares gigantescos que podemos ver hoje.
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 muito cheio de estrelas e outros buracos negros para que o processo ocorresse. Dentro de um bilhão de anos após o Big Bang, já pode haver tanta radiação de fundo no universo que um buraco negro supermassivo lutaria para encontrar gás suficiente para absorver e continuar seu crescimento exponencial.
"Não estamos assumindo nova produção de buracos negros 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 uma certa massa e luminosidade no universo".
Embora os DCBHs continuem teóricos por enquanto, alguns astrônomos pensam que o Telescópio Espacial Hubble pode realmente ter capturado esse objeto em 2017. De acordo com os autores de um estudo daquele ano sobre o assunto, uma estrela gigante simplesmente desapareceu diante da câmera do Hubble olho, desaparecendo sem o flash revelador de uma supernova. A melhor explicação, escreveram os pesquisadores, é que a estrela massiva simplesmente desabou em um buraco negro sem pompa ou fogos de artifício.
Durante a pesquisa de vários anos que culminou no estudo de 2017, outras seis estrelas próximas explodiram em fogo e fúria, sugerindo que aproximadamente 1 em 7 (14%) das grandes estrelas alcançam seus objetivos simplesmente desaparecendo no vazio.
