Os astrônomos agora acreditam que existe um buraco negro supermassivo no centro de quase todas as galáxias do Universo. Diferentemente dos buracos negros de massa estelar, as versões supermassivas podem ter se formado de maneira diferente, passando de uma nuvem de gás diretamente para um buraco negro - pulando completamente o estágio estelar.
Desde a sua descoberta, os astrônomos ainda não sabem como os buracos negros supermassivos estão indo. Mas lá estão eles, dentro da maioria das galáxias. De fato, observações quasares mostram que buracos negros supermassivos estavam presentes no início do Universo. Os quasares são alguns dos objetos mais brilhantes do Universo, brilhando pela radiação emitida por buracos negros supermassivos que consomem ativamente material.
Uma possibilidade é que esses monstros tenham origens humildes, começando como uma estrela massiva, entrando em supernova e depois se tornando um buraco negro. É um processo que os astrônomos entendem bastante bem. O problema com essa teoria é que esses primeiros buracos negros supermassivos devem ter crescido constantemente desde o início, na taxa máxima prevista pela física. E como vemos hoje, as galáxias passam por estágios ativos e inativos, dependendo de quando o buraco negro está consumindo material.
Mas uma segunda possibilidade é que esses buracos negros se formem diretamente, reunindo tanto material que ultrapassam completamente o estágio estelar.
Dr. Mitchell C. Begelman, professor do Departamento de Ciências Astrofísicas e Planetárias da Universidade do Colorado, Boulder publicou recentemente um artigo intitulado Os buracos negros supermassivos se formaram por colapso direto? Este artigo esboça essa teoria alternativa da formação de buracos negros no início do Universo.
Após o Big Bang, o Universo esfriou o suficiente para que as primeiras estrelas se formassem do hidrogênio e hélio originais. Este era um material puro, não poluído por gerações anteriores de estrelas. Os astrônomos calcularam que essas primeiras estrelas, chamadas População III, teriam uma taxa máxima de reunir material para formar uma estrela.
Mas e se houvesse muito mais gás por aí? Muito além dos limites que poderiam formar uma estrela.
Com uma estrela regular, o material entra relativamente devagar, criando uma massa central. Com massa suficiente, a estrela inflama, e isso cria uma pressão externa que impede que mais material se compacte com muita força.
Mas o Dr. Begelman calculou que, se a taxa de infall exceder apenas alguns décimos de uma massa solar por ano, o núcleo estelar estaria tão fortemente ligado que a liberação de energia da fusão nuclear não seria suficiente para impedir que o núcleo continuasse a contrato. Você nunca teria uma estrela, apenas passaria de uma nuvem de hidrogênio para uma massa central fortemente ligada. E então um buraco negro.
A questão é: seria possível reunir material tão rapidamente? Pode, se algo está pressionando ... como matéria escura. Segundo o Dr. Begelman, pode haver várias situações em que uma força externa, como a gravidade de um grande halo de matéria escura, pode funcionar para forçar o gás a uma área central. De fato, o material foi calculado caindo em um buraco negro tão rapidamente, porque essa é a taxa necessária para alimentar quasares. Mas a questão é: isso funcionará se o buraco negro não estiver lá ou for realmente pequeno.
Uma vez que existem algumas massas solares de gás acumulado, o núcleo começa a encolher sob a força de sua massa crescente. O objeto passa por um breve período de fusão nuclear quando atinge 100 massas solares, mas passa por essa fase tão rapidamente que não tem chance de se expandir novamente.
Eventualmente, o objeto atinge vários milhares de massas solares e sua temperatura subiu para várias centenas de milhões de graus. Nesse ponto, a gravidade finalmente assume o controle, colapsando o núcleo e transformando o objeto em um buraco negro de massa solar de 10 a 20, que começa a consumir toda a massa ao seu redor.
Desse ponto em diante, o buraco negro é capaz de extrair mais material de maneira eficiente, crescendo nos níveis máximos previstos pela física, acumulando milhões de vezes a massa do Sol. Se cair muito material, o buraco negro supermassivo do bebê pode agir como um mini-quasar - o Dr. Begelman chamou isso de “quasistar” - brilhando com radiação enquanto o material infalente faz backup nos arredores do buraco negro.
E há as boas notícias: esses quasistares podem ser detectáveis por telescópios poderosos. No entanto, eles teriam vidas muito curtas, durando apenas 100.000 anos. Eles podem ser detectados marginalmente pelo próximo Telescópio Espacial James Webb.
Fonte original: papel Arxiv
