Pistas de como os buracos negros gigantes se formaram tão depressa

Usando dados dos Grandes Observatórios da NASA, os astrônomos descobriram as melhores evidências, até à data, das sementes cósmicas no Universo primordial que cresceram para buracos negros supermassivos.

© NASA/CXC/STScI (ilustração do colapso de uma nuvem de gás produzindo um buraco negro)

Os pesquisadores combinaram dados do Observatório de raios X Chandra, do Telescópio Espacial Hubble e do Telescópio Espacial Spitzer para identificar estas possíveis sementes de buracos negros.

"A nossa descoberta, se confirmada, explica como é que estes buracos negros monstruosos nasceram," afirma Fabio Pacucci da SNS (Scuola Normale Superiore) em Pisa, Itália, que liderou o estudo. "Nós encontramos evidências de que as sementes de buracos negros podem formar-se diretamente a partir do colapso de uma nuvem de gás gigante, saltando quaisquer passos intermediários."

Acredita-se que um buraco negro supermassivo habita no centro de quase todas as grandes galáxias, incluindo a nossa própria Via Láctea. Eles descobriram que alguns destes buracos negros supermassivos, que contêm milhões ou até bilhões de vezes a massa do Sol, formaram-se menos de um bilhão de anos após o início do Universo, o Big Bang.

Uma teoria sugere que as sementes de buracos negros foram construídas puxando gás dos seus arredores e por fusões de buracos negros menores, um processo que deveria levar muito mais tempo do que aquele determinado para os buracos negros que se formam rapidamente.

Estas novas descobertas sugerem, ao invés, que alguns dos primeiros buracos negros formaram-se durante o colapso de uma nuvem de gás, ignorando quaisquer outras fases intermediárias, tais como a formação e posterior destruição de uma estrela massiva.

"Há muita controvérsia no que toca ao percurso que estes buracos negros tomam," afirma Andrea Ferrara, também da SNS. "O nosso trabalho sugere que estamos caminhando para uma descoberta, onde os buracos negros começam grandes e crescem a um ritmo normal, em vez de começarem pequenos e crescerem a um ritmo muito rápido."

Os pesquisadores usaram modelos de computador de sementes de buracos negros combinados com um novo método para selecionar candidatos para estes objetos a partir de imagens de longa exposição do Chandra, Hubble e Spitzer.

A equipe encontrou dois candidatos fortes para as sementes de buracos negros. Ambos combinam com o perfil teórico dos dados infravermelhos, inclusive são objetos muito vermelhos e também emitem raios X detectados com o Chandra. As estimativas da sua distância sugerem que podem ter sido formados quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos.

"As sementes de buracos negros são extremamente difíceis de encontrar e a confirmação da sua detecção é muito complexa," afirma Andrea Grazian, do Instituto Nacional de Astrofísica na Itália. "No entanto, pensamos que a nossa pesquisa descobriu os dois melhores candidatos até o momento."

A equipe planeja obter mais observações em raios X e no infravermelho para verificar se estes objetos têm mais das propriedades esperadas para as sementes dos buracos negros. Os próximos observatórios, como o Telescópio Espacial James Webb e o E-ELT (European Extremely Large Telescope), vão ajudar nos estudos futuros através da detecção da luz de buracos negros mais distantes e pequenos. Os cientistas estão atualmente construindo a estrutura teórica necessária para interpretar os próximos dados, com o objetivo de encontrar os primeiros buracos negros do Universo.

As descobertas serão publicadas num artigo da próxima edição da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: NASA