Buraco negro gigantesco pode ser um remanescente do início do universo

Um buraco negro invulgarmente massivo no Universo primitivo pode ser uma espécie de exótico, sem estrelas buraco negro teorizado pela primeira vez por Stephen Hawking.

Em agosto, Boyuan Liu da Universidade de Cambridge e seus colegas avistaram uma estranha galáxia de 13 bilhões de anos atrás, chamada Abell 2744-QSO1, com o Telescópio Espacial James Webb (JWST). A galáxia parecia abrigar um enorme buraco negro, com cerca de 50 milhões de vezes a massa do Sol, mas era quase totalmente desprovido de estrelas.

“Isto é um enigma, porque a teoria tradicional diz que as estrelas se formam primeiro, ou juntamente com os buracos negros”, diz Liu. Pensa-se normalmente que os buracos negros se formam a partir de estrelas muito massivas quando ficam sem combustível e entram em colapso.

Liu e sua equipe fizeram algumas simulações básicas, que mostraram que o QSO1 poderia ter começado como um buraco negro primordialum objeto exótico apresentado pela primeira vez pelos físicos Stephen Hawking e Bernard Carr em 1974. Em vez de se formarem a partir de uma estrela, esses objetos teriam se unido a partir de flutuações na densidade do universo logo após o big bang.

Os buracos negros primordiais deveriam ter evaporado e desaparecido em grande parte no momento em que podemos ver com o JWST, mas há uma chance de que alguns possam ter sobrevivido e se transformado em buracos negros muito maiores, como o QSO1.

Embora os cálculos de Liu e da sua equipa correspondessem aproximadamente às suas observações, eram simples e não tinham em conta a complexa interação entre os buracos negros primordiais, nuvens de gás e estrelas.

Agora, Liu e a sua equipa realizaram simulações mais detalhadas de como os buracos negros primordiais teriam crescido nas primeiras centenas de milhões de anos do Universo. Eles calcularam como o gás teria girado em torno de um pequeno buraco negro primordial inicial, e também como as estrelas recém-formadas e as estrelas moribundas teriam interagido com ele.

As suas previsões para a massa final do buraco negro e os elementos mais pesados ​​nele contidos correspondem ao que observaram para o QSO1.

“Não é decisivo, mas é uma possibilidade interessante e importante”, diz Liu. “Com estas novas observações que as teorias normais (de formação de buracos negros) lutam para reproduzir, a possibilidade de haver buracos negros primordiais massivos no universo primitivo torna-se mais permissível.”

As simulações mostram que os buracos negros primordiais podem realmente ser uma fonte viável de QSO1, diz Roberto Maiolino da Universidade de Cambridge, que fez parte da equipe que descobriu originalmente o buraco negro. “O facto de conseguirem igualar as propriedades do QSO1, tanto em termos de massa do buraco negro, como de massa estelar e de enriquecimento químico, é muito interessante e encorajador.”

No entanto, os maiores buracos negros supermassivos nas simulações padrão de buracos negros primordiais tendem a ter cerca de 1 milhão de massas solares, diz Maiolino. “Aqui somos 50 vezes mais massivos”, diz ele. “No entanto, é verdade que se espera que estes buracos negros primordiais estejam fortemente aglomerados, e por isso pode muito bem acontecer que tenham conseguido fundir-se para se tornarem rapidamente muito mais massivos.”

Outro problema é que os buracos negros primordiais deveriam necessitar de uma explosão de radiação de alta energia para colapsarem e se formarem inicialmente, como uma estrela próxima em explosão, mas não vemos quaisquer fontes potenciais perto do QSO1, diz Maiolino.

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