Nos primeiros tempos do Universo – quando este tinha menos de mil milhões de anos – algumas das suas estrelas transformaram-se em gigantescos buracos negros. Uma das questões fundamentais em astronomia tem sido: porque razão existem tantos buracos negros supermassivos no Universo primitivo?

Um novo estudo, financiado pela National Science Foundation da NASA, e também por fundos europeus, sugere que os buracos negros de grande massa se formam quando as galáxias se desenvolvem muito depressa. Para que uma galáxia se forme são precisas estrelas, que nascem de nuvens de gás, mas também uma substância invisível que tem o nome de matéria escura e que funciona como um agente de coesão para evitar que as estrelas se afastem da galáxia. Se a estrutura do “halo” de matéria escura crescer rapidamente nesta fase inicial, a formação de estrelas é asfixiada. Em contrapartida pode desenvolver-se um buraco negro massivo antes que a galáxia tome forma. Os buracos negros devoram o gás que de outro modo produziria novas estrelas, tornando-se cada vez maiores.

Enxame de jovens galáxias.
Esta imagem das Simulações Renaissance mostra uma região com 30.000 anos-luz, centrada num enxame de jovens galáxias que geram radiação (branco) e metais (verde) enquanto vão aquecendo o gás circundante. Fora desta região aquecida, um halo de matéria escura forma três estrelas supermassivas (inserção ampliada), cada uma delas com mais de 1.000 massas solares. As estrelas irão rapidamente transformar-se em gigantescos buracos negros, e eventualmente em buracos negros supermassivos, ao longo de milhares de milhões de anos. Créditos: Advanced Visualization Lab, National Center for Supercomputing Applications.

Os cientistas pensavam que a radiação poderosa vinda de outras galáxias pudesse silenciar a formação de estrelas nestas jovens regiões com enormes buracos negros. Mas as novas simulações sugerem que o rápido crescimento das galáxias é a chave para o crescimento dos buracos negros.

Halo de matéria escura.
Esta imagem mostra o halo de matéria escura de 30 anos-luz do enxame de jovens galáxias. O disco gasoso rotativo divide-se em três aglomerados que colapsam sob a sua própria gravidade para formar estrelas supermassivas. Créditos: John Wise, Georgia Institute of Technology.

Um buraco negro é um objeto astronómico extremamente denso do qual nada pode escapar, nem mesmo a luz. Quando uma estrela explode numa supernova, pode deixar como resultado um buraco negro. Em alternativa, uma estrela supermassiva pode queimar rapidamente o seu combustível e transformar-se num buraco negro, sem necessariamente ocorrer uma explosão. Os cientistas dizem que é assim que muitos buracos negros massivos se formam em protogaláxias de desenvolvimento rápido.

Visualização feita a partir da região “RarePeak” nas Simulações Renaissance, que segue a formação de 800 galáxias numa região superdensa do Universo quando este tinha apenas 270 milhões de anos. O azul e o vermelho indicam gás neutro (frio) e ionizado (quente). O branco mostra onde as galáxias estão a criar luz ultravioleta, aquecendo o gás intergaláctico circundante. Esta simulação foi realizada no supercomputador Blue Waters no National Center for Supercomputing Applications (NCSA). Céditos: J. H. Wise (Georgia Tech), B. W. O’Shea (Michigan State), M. L. Norman (UCSD), H. Xu (UCSD).

O estudo com base em simulações, publicado a 23 de janeiro na revista Nature, também descobriu que os buracos negros massivos são muito mais comuns no Universo do que se pensava.

Fonte da notícia: NASA

Mais informação em: GeorgiaTech

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