De acordo com um novo estudo, os buracos negros mais massivos do Universo, detectados pelas ondulações que provocam no espaço-tempo, não nasceram diretamente do colapso de estrelas. Em vez disso, estes gigantes cósmicos formam-se através de uma série de colisões repetidas e extremamente violentas em aglomerados estelares muito densos.
© STScI (aglomerado globular M80)
A imagem mostra o aglomerado globular M80, localizado cerca de 28.000 anos-luz de distância, que abriga centenas de milhares de estrelas unidas pela gravidade. Ambientes densamente povoados como este podem contribuir para o crescimento dos buracos negros através de fusões sucessivas.
O estudo analisou a versão 4.0 do GWTC (Gravitational-Wave Transient Catalogue) da Colabração LIGO-Virgo-KAGRA, que contém 153 detecções de fusões de buracos negros com confiabilidade suficiente. Os pesquisadores pretendiam testar a ideia de que os buracos negros mais massivos no GWTC-4 são objetos de "segunda geração", formados quando buracos negros anteriores se fundiram e depois se fundiram novamente nos núcleos densos de aglomerados estelares, onde as estrelas podem estar agrupadas até um milhão de vezes mais densamente do que na vizinhança do Sol.
As suas descobertas exploram as origens dos buracos negros mais massivos detectados pelas suas ondas gravitacionais, revelando duas populações distintas. Nos dados de ondas gravitacionais, a equipe identificou uma população de menor massa consistente com o colapso estelar comum; e uma população de maior massa cujas rotações parecem-se exatamente com as esperadas de fusões hierárquicas em aglomerados estelares densos.
Verificou-se que as rotações dos buracos negros de baixa massa eram muito lentas, tal como seria de esperar de um colapso estelar. A massa de transição entre as duas populações emerge muito claramente dos dados das rotações: para massas acima desse valor, verificou-se que as rotações eram consistentes com o que seria de esperar de orientações aleatórias no espaço e tinham magnitudes muito maiores.
O estudo também apresenta as evidências mais sólidas até à data da existência de uma "lacuna de massa", em que estrelas extremamente massivas explodem de forma catastrófica em vez de colapsarem para formar buracos negros. A teoria, há muito prevista, descreve um intervalo "proibido" de massa para buracos negros formados diretamente a partir de estrelas, em que se espera que estrelas muito massivas sejam destruídas antes de poderem formar buracos negros. Foi identificado este intervalo numa população de buracos negros de origem estelar com 45 vezes a massa do Sol ou mais, o que significa que buracos negros mais massivos do que isso não podem ter-se formado exclusivamente a partir de estrelas moribundas.
Existe também uma característica evidente na distribuição de massas que surge nesta massa de transição: a curvatura da distribuição altera-se, refletindo a ausência de buracos negros de "primeira geração" e a proeminência emergente dos de segunda geração. Descobriu-se que esta alteração da curvatura é exatamente o que seria de esperar se estes buracos negros proviessem de aglomerados densos.
Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.
Fonte: University of Oxford