Simulação explica buracos negros

Courtesy of Marcelo Alvarez, John H. Wise and Tom Abel

Simulação mostra comportamento dos buracos negros, estrelas e nuvens de gás após o Big Bang

Com a ajuda de um supercomputador, cientistas conseguiram entender para que, afinal, serviram os buracos negros logo após a origem do universo.

As teorias mais populares apontavam que, depois do Big Bang, os primeiro buracos negros se envolveram em nuvens de gás e poeira, crescendo até se tornarem os gigantes que ocupam o centro das galáxias atuais. No entanto, novas simulações indicam que eles tiveram um para um papel muito mais complexo.

Os pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory, controlado pela Universidade de Stanfrod, e do Centro de Vôos Espaciais NASA Goddard, cruzaram simulações detalhadas dos primeiros buracos negros do universo, formados a partir do colapso de estrelas. Tudo começou com informações colhidas de observações da radiação cósmica de fundo. Foram então aplicadas as leis básicas que governam a interação da matéria, para que a simulação evoluísse da mesma maneira que o universo primitivo.

No supercomputador, as nuvens de gás que sobraram do Big Bang se agruparam vagarosamente com o efeito da gravidade, formando as primeiras estrelas – massas enormes e quentes. Elas brilhavam muito por pouco tempo, emitindo tanta energia que empurravam as nuvens de gás que estavam próximas para longe. Essas estrelas não podiam sustentar sua existência por muito tempo e, na simulação, sofreram um colapso sob seu próprio peso, formando um buraco negro. Com pouca matéria na proximidade, esse buraco negro não tinha com o que se “alimentar”.Com pouca matéria na proximidade, esse buraco negro não tinha com o que se “alimentar”...

Simulação mostra comportamento dos buracos negros, estrelas e nuvens de gás após o Big Bang

Logo, a explicação vigente de que os gigantescos buracos negros atuais existem a partir desses formados na origem do universo se torna bem menos provável. Na simulação, eles cresceram pifiamente, menos de 1% de em 100 milhões de anos.
Apesar das estrelas empurrarem as nuvens de gás para longe, adiando o crescimento dos buracos negros, pequenas porções de gás as vezes chegavam até eles. Na simulação, enquanto a matéria era sugada para dentro do buraco negro, ela liberava radiação suficiente para esquentar em milhares de graus o gás disperso a uma distância de cem anos luz. O aquecimento adicional fez com que esses gases se expandissem para longe do buraco negro, impedindo que mais matéria chegasse e que ele pudesse crescer.

O calor também impediu, por dezenas ou centenas de milhões de anos, que o gás próximo formasse estrelas. Como resultado, os pesquisadores acreditam que nuvens significativamente maiores que o normal podem ter tido a oportunidade de se aglomerar, porém sem dar origem a estrelas. Essas nuvens enormes de gás podem, eventualmente, ter sofrido um colapso devido ao seu próprio peso, criando um buraco negro de massa extremamente grande.

Os buracos negros primitivos seriam, portanto, responsáveis pela criação dos atuais gigantes que habitam o centro das galáxias – sem, no entanto, terem dado origem direta a eles. Os pesquisadores acreditam que essas descobertas farão com que seja necessário repensar como a radiação dos buracos negros afeta o ambiente em volta.

Os astrofísicos Marcelo Alvarez , Tom Abel e John Wise publicaram os resultados hoje na The Astrophysical Journal Letters.