Novo estudo sugere que os buracos negros supermassivos podem forma-se a partir de matéria escura
Um novo estudo teórico propôs um novo mecanismo para a criação de buracos negros supermassivos a partir da matéria escura. A equipe internacional descobriu que ao invés dos cenários convencionais de formação envolvendo matéria 'normal', buracos negros supermassivos poderiam se formar diretamente a partir de matéria escura em regiões de alta densidade nos centros das galáxias. O resultado tem implicações importantes para a cosmologia no início do Universo e foi publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
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| Crédito: ESO |
Na imagem acima temos uma impressão artística de uma galáxia espiral incrustada em uma distribuição maior de matéria escura invisível, conhecida como halo de matéria escura (colorido em azul). Estudos observando a formação de halos de matéria escura sugeriram que cada halo poderia abrigar um núcleo muito denso de matéria escura, que pode imitar os efeitos de um buraco negro central, ou eventualmente colapsar para formar um.
Exatamente como os buracos negros supermassivos se formaram inicialmente é um dos maiores problemas no estudo da evolução da galáxia hoje. Buracos negros supermassivos foram observados 800 milhões de anos após o Big Bang, e como eles poderiam crescer tão rapidamente permanece inexplicável.
Modelos de formação padrão envolvem matéria bariônica normal - os átomos e elementos que compõem estrelas, planetas e todos os objetos visíveis - colapsando sob a gravidade para formar buracos negros, que então crescem com o tempo. No entanto, o novo trabalho investiga a existência potencial de núcleos galácticos estáveis feitos de matéria escura e cercados por um halo de matéria escura diluída , descobrindo que os centros dessas estruturas podem se tornar tão concentrados que também podem colapsar em buracos negros supermassivos, uma vez que um limite crítico é atingido.
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De acordo com o modelo, isso poderia ter acontecido muito mais rapidamente do que outros mecanismos de formação propostos, e teria permitido que buracos negros supermassivos no início do Universo se formassem antes das galáxias que habitam, ao contrário do entendimento atual.
Carlos R. Argüelles, o pesquisador da Universidad Nacional de La Plata e do ICRANet que liderou a investigação comenta: “Este novo cenário de formação pode oferecer uma explicação natural para como os buracos negros supermassivos se formaram no início do Universo, sem a necessidade de formação prévia de estrelas ou invocar buracos negros de sementes com taxas de acreção irrealistas”.
Outra consequência intrigante do novo modelo é que a massa crítica para o colapso em um buraco negro pode não ser alcançada para halos menores de matéria escura, por exemplo, aqueles que cercam algumas galáxias anãs. Os autores sugerem que isso pode deixar galáxias anãs menores com um núcleo central de matéria escura em vez do buraco negro esperado. Esse núcleo de matéria escura ainda poderia imitar as assinaturas gravitacionais de um buraco negro central convencional, enquanto o halo externo de matéria escura também poderia explicar as curvas de rotação da galáxia observadas .
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| Halo de matéria escura simulado a partir de uma simulação cosmológica de N-corpos. |
“Este modelo mostra como os halos de matéria escura podem abrigar densas concentrações em seus centros, o que pode desempenhar um papel crucial para ajudar a entender a formação de buracos negros supermassivos”, acrescentou Carlos.
“Aqui, nós provamos pela primeira vez que essas distribuições de matéria escura de núcleo-halo podem de fato se formar em uma estrutura cosmológica e permanecer estáveis por toda a vida do Universo.”
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