Há uma nova (e fascinante) teoria sobre a origem de buracos negros supermassivos

Goddard NASA

Há buracos negros supermassivos tão grandes e tão velhos que são impossíveis de explicar. Uma nova teoria tenta agora decifrar a sua origem.

A nova investigação sugere que estes gigantes do Espaço, com massas de milhões de vezes a massa do Sol, teriam sido formado através de um processo conhecido como colapso direto, ou seja, sem o envolvimento de restos de uma estrela.

Shantanu Basu e Arpan Das, dois cientistas do Departamento de Física e Astronomia da Universidade do Oeste de Ontário, no Canadá, começaram a trabalhar na teoria do colapso direto depois da descoberta de inúmeros buracos negros supermassivos inexplicáveis.

Em 2017, cientistas da Carnegie Institution for Science, da NASA e do Max Planck Institute for Astronomy, na Alemanha, descobriram um buraco negro supermassivo com uma massa 800 milhões de vezes maior do que a do Sol, formado apenas 690 milhões de anos após o Big Bang.

No início deste ano, cientistas de universidades japonesas e norte-americanas revelaram a existência de outros 83 buracos negros supermassivos, todos formados no início do Universo, e caracterizados por massas que atingem milhares de milhares de vezes a massa do Sol.

Todos estes gigantescos buracos negros são considerados inexplicáveis porque, de acordo com a teoria atual, os buracos negros formam-se a partir do colapso de uma estrela, com uma massa maior do que, pelo menos, cinco vezes a massa do Sol.

Quando a estrela entra em colapso, porque o combustível das suas reações nucleares acaba, explode e dá origem a um evento singular: o nascimento de um buraco negro supermassivo (que nasce pelo mesmo processo que os buracos negros normais), capazes de devorar enormes quantidades de matéria.

No entanto, este processo é muito demorado. Pelo contrário, os buracos negros recém-descobertos formaram-se no início do Universo em muito pouco tempo: aliás, demasiado pouco tempo para permitir a acumulação de matéria suficiente para os tornar tão grandes.

Esta incoerência levanta uma questão: como se formaram, afinal, os buracos negros supermassivos? No recente artigo científico, publicado na The Astrophysical Journal Letters, Shantanu Basu e Arpan Da desenvolveram um novo modelo matemático que tenta explicar a formação destes gigantes espaciais.

Na prática, durante a formação destes buracos sujeitos ao colapso direto, o chamado limite de Eddington é excedido. Este é o limite da luminosidade de um objeto celestial (como uma estrela) que está relacionado ao equilíbrio entre a força da gravidade no interior e o pressão de radiação para o exterior, que tenderia a causar a sua dissolução.

Durante uma supernova, por exemplo, o equilíbrio rompe-se e a estrela “morre”. Segundo a teoria destes dois investigadores, durante a formação de buracos negros supermassivos, este limite seria excedido, dando origem a um processo chamado crescimento de super Eddington.

“Os buracos negros supermassivos tiveram apenas um breve período de tempo durante o qual cresceram rapidamente. Graças a toda a radiação no Universo criada por outros buracos negros e estrelas, a sua produção parou. Este é o cenário de colapso direto”, explicou Basu, citado pelo ScienceAlert.

“Esta é uma evidência indireta da teoria de que buracos negros são originários de colapsos diretos e não de restos estelares”, acrescentou os investigador.