Pesquisas recentes sugerem uma solução para um mistério cósmico de longa data: a formação inesperadamente rápida de buracos negros supermassivos no universo primitivo. Dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelaram que estes gigantes existiam já 500 milhões de anos após o Big Bang – muito antes do que os atuais modelos cosmológicos prevêem. Um novo estudo propõe que estes buracos negros cresceram explosivamente durante períodos de “acreção super-Eddington”, essencialmente um frenesi cósmico.
O problema com os primeiros buracos negros
O modelo padrão de formação de buracos negros sugere que eles crescem ao longo de milhares de milhões de anos através de fusões e acumulação gradual de matéria. No entanto, as observações do JWST mostraram que buracos negros supermassivos existiam quando o universo tinha apenas uma fração da sua idade atual, tornando o seu período de desenvolvimento impossível sob a teoria convencional. Esta discrepância – a existência de buracos negros massivos demasiado cedo na história cósmica – exigia uma nova explicação.
A solução: acréscimo de Super-Eddington
Pesquisadores da Universidade de Maynooth usaram simulações computacionais avançadas para demonstrar como os primeiros buracos negros poderiam contornar os limites normais de crescimento. O universo primitivo era caracterizado por nuvens de gás densas e caóticas. Nestas condições, buracos negros mais pequenos poderiam exceder brevemente o “limite de Eddington” – a taxa máxima à qual um buraco negro pode consumir matéria sem que a pressão da radiação interrompa o influxo.
“Revelamos, usando simulações computacionais de última geração, que a primeira geração de buracos negros… cresceu incrivelmente rápido, atingindo dezenas de milhares de vezes o tamanho do nosso Sol.” – Daxal Mehta, Universidade Maynooth.
Este rápido crescimento, denominado “acreção super-Eddington”, permitiu que os primeiros buracos negros acumulassem massa rapidamente, atingindo tamanhos de dezenas de milhares de massas solares. Embora ainda não seja supermassivo, isto proporciona um avanço crucial para futuras fusões que acabariam por formar os gigantes do centro galáctico que observamos hoje.
Implicações para modelos de sementes de buraco negro
Anteriormente, a hipótese prevalecente sugeria que apenas “sementes pesadas” – buracos negros nascidos com massa já significativa – poderiam crescer suficientemente rápido para explicar os dados do JWST. Esta nova investigação sugere que mesmo os buracos negros de massa estelar padrão, dadas as condições certas, podem crescer suficientemente rápido para iniciar o processo de formação de buracos negros supermassivos.
O Futuro da Pesquisa
A verificação desta teoria exigirá novas ferramentas observacionais. Detectores de ondas gravitacionais, como a próxima Antena Espacial de Interferômetro Laser (LISA), podem ser capazes de detectar as fusões desses primeiros buracos negros em rápido crescimento, fornecendo evidência direta do frenesi alimentar proposto.
Em conclusão, a descoberta de que os primeiros buracos negros poderiam crescer a taxas extremas nas condições caóticas do jovem Universo oferece uma explicação convincente para a sua presença inesperada. Esta investigação não só lança luz sobre a formação de buracos negros supermassivos, mas também destaca a importância das simulações de alta resolução para desvendar os mistérios do cosmos primitivo.
