Buracos negros um bilhão de vezes a massa do Sol ou mais estão no coração de muitas galáxias, impulsionando sua evolução. Embora seja comum hoje em dia, evidências de buracos negros supermassivos existentes desde a infância do Universo, um bilhão de anos depois do Big Bang, intrigam os astrônomos há anos.
Como esses gigantes poderiam ter crescido tão grande no período relativamente curto de tempo que eles tiveram que formar? Um novo estudo liderado por Tal Alexander, do Instituto de Ciência Weizmann, e Priyamvada Natarajn, da Universidade de Yale, pode fornecer uma solução.
Os buracos negros costumam ser confundidos com criaturas monstruosas que sugam poeira e gás a uma velocidade enorme. Mas isso não poderia estar mais longe da verdade (na verdade, as palavras "chupar" e "buraco negro" na mesma frase me fazem estremecer). Embora eles normalmente acumulem discos de acúmulo brilhantes - discos de gás e poeira em turbilhão que os tornam visíveis em todo o Universo observável -, esses mesmos discos realmente limitam a velocidade do crescimento.
Primeiro, à medida que a matéria em um disco de acreção se aproxima do buraco negro, ocorrem engarrafamentos que diminuem a velocidade de qualquer outro material infalível. Segundo, quando a matéria colide dentro desses engarrafamentos, ela se aquece, gerando radiação de energia que realmente afasta o gás e a poeira do buraco negro.
Uma estrela ou uma corrente de gás pode realmente estar em uma órbita estável ao redor do buraco negro, assim como um planeta orbita em torno de uma estrela. Portanto, é um grande desafio para os astrônomos pensar em maneiras que fariam um buraco negro crescer em proporções supermassivas.
Felizmente, Alexander e Natarajan podem ter encontrado uma maneira de fazer isso: colocando o buraco negro em um aglomerado de milhares de estrelas, eles podem operar sem as restrições de um disco de acúmulo.
Acredita-se que os buracos negros se formem quando estrelas massivas, pesando dezenas de massas solares, explodem depois que seu combustível nuclear é gasto. Sem o forno nuclear em seu núcleo empurrando contra a gravidade, a estrela entra em colapso. Enquanto as camadas internas caem para dentro para formar um buraco negro de apenas cerca de 10 massas solares, as camadas externas caem mais rapidamente, atingindo as camadas internas e se recuperando em uma enorme explosão de supernova. Pelo menos essa é a versão simples.
A equipe começou com um modelo de um buraco negro, criado a partir dessa explosão estelar, incorporado em um aglomerado de milhares de estrelas. Um fluxo contínuo de gás denso, frio e opaco caiu no buraco negro. Mas aqui está o truque: a atração gravitacional de muitas estrelas próximas fez com que ela ziguezague aleatoriamente, impedindo a formação de um disco de acúmulo.
Sem um disco de acréscimo, a matéria não só é mais capaz de cair no buraco negro de todos os lados, como também não fica mais lenta no próprio disco de acréscimo.
Em suma, o modelo sugere que um buraco negro 10 vezes a massa do Sol poderia crescer para mais de 10 bilhões de vezes a massa do Sol em um bilhão de anos após o Big Bang.
O artigo foi publicado em 7 de agosto na Science e está disponível online.
