Um buraco negro supermassivo é capaz de crescer rapidamente à medida que a radiação intensa de uma galáxia vizinha desliga a formação estelar na sua galáxia-mãe
O aparecimento de buracos negros supermassivos no alvorecer do Universo tem intrigado os astrônomos desde a sua descoberta há mais de uma década. Acredita-se que um buraco negro supermassivo demore milhões de anos a nascer, mas foram detectados mais de duas dúzias destes gigantes 800 milhões de anos após o Big Bang, que ocorreu 13,8 bilhões de anos atrás.
Num novo estudo publicado na Nature Astronomy, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Cidade de Dublin, de Georgia Tech, da Universidade de Columbia e da Universidade de Helsinque encontrou provas a uma teoria de como estes buracos negros antigos, aproximadamente 1 bilhão de vezes mais massivos que o Sol, podem ter crescido tão rapidamente.
Através de simulações de computador, os cientistas revelam que um buraco negro pode crescer rapidamente no centro da sua galáxia hospedeira se uma galáxia próxima emitir radiação suficiente para desligar a sua capacidade para formar estrelas.
Assim, a galáxia hospedeira cresce até seu eventual colapso, formando um buraco negro que se alimenta do gás remanescente e, mais tarde, da poeira das estrelas que estão morrendo e possivelmente de outros buracos negros, se tornando enorme.
“O colapso da galáxia e a formação de um buraco negro com um milhão de massas solares demora 100 mil anos – um mero piscar de olhos no tempo cósmico”, afirma o coautor Zoltan Haiman, professor de astronomia da Universidade de Columbia.
No início do Universo, as estrelas e as galáxias se formaram à medida que o hidrogênio molecular esfriava e esvaziavam um plasma primordial de hidrogênio e hélio.
Este ambiente teria limitado os buracos negros de crescer tanto, pois o hidrogênio molecular gasoso produzia estrelas longe o suficiente para escapar da atração gravitacional dos buracos negros. Os astrônomos descobriram várias maneiras pelas quais os buracos negros supermassivos podem ter superado essa barreira.
Num estudo de 2008, Haiman e os seus colegas levantaram a hipótese de que a radiação de uma galáxia gigante vizinha podia dividir o hidrogênio molecular em hidrogênio atômico e fazer com que o buraco negro e a sua galáxia-mãe entrassem em colapso, em vez de formarem novos enxames estelares.
Um estudo posterior liderado pelo pesquisador Eli Visbal, calculou que a galáxia vizinha teria que ser pelo menos 100 milhões de vezes mais massiva que o nosso Sol para emitir radiação suficiente para parar a formação de estrelas.
Embora relativamente raras, existem galáxias suficientes deste tamanho no Universo primitivo para explicar os buracos negros supermassivos observados até agora.
O estudo atual, liderado por John Regan, pós-doutorado da Universidade da Cidade de Dublin, Irlanda, modelou o processo usando um software desenvolvido por Greg Bryan, de Columbia. Este estudo inclui os efeitos da gravidade, da dinâmica de fluidos, da química e da radiação.
Depois de vários dias calculando valores em um supercomputador, os cientistas descobriram que, afinal, a galáxia vizinha podia ser menor e mais próxima do que o estimado anteriormente.
“A galáxia próxima não pode estar muito perto nem muito longe e tal como o princípio da zona habitável para os exoplanetas, não pode ser muito quente nem muito fria,” comenta o coautor John Wise, professor do Colégio de Física de Georgia Tech.
Os cientistas esperam testar a teoria quando o Telescópio Espacial James Webb da NASA, sucessor do Hubble, começar a transmitir imagens do Universo primitivo.
Outros modelos de como os buracos negros supermassivos evoluíram, incluindo um no qual os buracos negros crescem através da fusão com milhões de buracos negros mais pequenos e estrelas, aguardam mais testes.
“Entender a formação dos buracos negros supermassivos nos diz como as galáxias, incluindo a nossa, se formam, evoluem e, finalmente, nos revela mais sobre o Universo em que vivemos,” conclui Regan, da Universidade de Dublin.
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