Segundo nosso conhecimento atual, buracos negros se formam a partir de explosões estelares – também conhecidas como “supernovas”. Entretanto, uma nova teoria aposta na hipótese de que os buracos negros supermassivos – versões gigantescas de seus primos tradicionais – surgiram, na verdade, junto do Big Bang, e trazem consigo elementos do início do universo.

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A ideia tem fundamento científico, considerando que nós já sabemos que alguns buracos negros supermassivos se formaram quando o universo ainda era bem jovem – alguns já existiam antes dele completar um bilhão de anos. Considerando que muitas estrelas são consideravelmente mais jovens que essa marca, a teoria postula a percepção de que tais buracos negros vieram de uma outra explosão – não uma supernova, mas sim algo anterior, como o Big Bang.

A teoria traz mais um possível elemento de estudo para buscar uma compreensão mais detalhada do começo do nosso universo.

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Ilustração mostra um dos buracos negros supermassivos, que podem ter traços do início do universo, engolindo fachos de luz
Buracos negros supermassivos são a versão avantajada dos objetos normais do tipo, capazes de atingir bilhões de vezes a massa do nosso Sol e afetar grandes regiões galáticas sem dificuldade (Imagem: Jurik Peter/Shutterstock)

Como o nome já denuncia, buracos negros supermassivos são para os buracos negros normais o que um bodybuilder usuário de anabolizantes é para uma pessoa no começo da vida fitness: uma apelação sem precedentes de tamanho, força e massa. Os supermassivos menores são milhões de vezes mais densos que o Sol, enquanto os mais notáveis – comumente encontrados no centro de galáxias imensas – facilmente ultrapassam a casa das centenas de bilhões de massas solares.

A busca por eles não é tão complicada: considerando o tempo que eles tiveram para engolir corpos celestes, gases, nuvens e outros objetos no espaço, boa parte das observações astronômicas têm algum impacto de algum buraco negro supermassivo – se ele não for o objeto direto da busca, então as equações para outros corpos devem levá-los em consideração.

Boa parte deles é tão antiga, inclusive, que astrônomos já identificaram pelo menos 200 que estavam aqui, literalmente, desde antes do mundo ser mundo – um deles estava em plena atividade quando o universo tinha “só” 700 milhões de anos.

E é aí que mora o “xis da questão”: buracos negros comuns só evoluem para a classificação de “supermassivos” quando vão engolindo objetos, crescendo e se encontrando com outros buracos negros. Eles se fundem e, com sorte, aumentam seu tamanho a ponto de se tornarem ainda mais poderosos. Mas isso leva tempo – muito mais tempo do que a formação desses buracos negros supermassivos do início do universo sugere.

É preciso entender que o universo, em seu início, era completamente diferente do ambiente relativamente estável que conhecemos hoje: dotado de eventos extremos acontecendo com rotina corriqueira, os primeiros segundos após o Big Bang foram tão quentes que prótons e nêutrons eram despedaçados antes de congelarem e estabilizarem.

Diante disso, é possível que as forças da natureza fossem, digamos, um tanto quanto desreguladas, gerando diferenças de densidade espontânea – e onde há extremos de densidade (ou seja, muita massa comprimida em volumes pequenos), buracos negros podem se formar.

Esse campo de pesquisa não é exatamente novo: especialistas vêm buscando pelos chamados “buracos negros primoridiais” há décadas, mas a maioria dos esforços nesse campo renderam quase zero resultados, limitando seu entendimento ao campo teórico. Ênfase em “quase”.

Ilustração de um buraco negro absorvendo inúmeras estrelas
Buracos negros primordiais teriam muita matéria para absorver, e sua criação pode ter se dado sem a necessidade de supernovas, mas sim os derivando diretamente do Big Bang (Imagem: Jurik Peter/Shutterstock)

Existe uma classe de buracos negros que são supermassivos hoje – mas naquela época, eram relativamente menores – algo perto de 100 mil massas solares. Nesse tamanho, logo após o Big Bang, eles teriam muita matéria disponível para engolir, chegando rapidamente à projeção que conhecemos.

A nova teoria, publicada para pré-avaliação de pares no arXiv, postula que esses buracos negros específicos interagiram com tudo ao seu redor em um ritmo mais sutil, possivelmente passando despercebidos frente a buracos maiores – estes sim, com potencial de atrapalhar muito as nossas observações. Entretanto, logo após o nascimento desses buracos menores, viria a chamada “Era da Nucleosíntese”, onde cientistas entendem que a luz “nasceu” de fato. E essa era nós conhecemos bem – ela traz os mesmos processos vistos em usinas nucleares (guardando as devidas proporções, claro).

Tecnicamente, buracos negros primordiais não afetariam tanto esse processo, que gerou gases essenciais como hidrogênio e hélio e os espalhou quase de maneira uniforme pelo universo. Entretanto, o processo nuclear que levaria a isso seria relativamente diferente perto dos buracos negros, devido à sua gravidade extrema.

Trocando em miúdos: se os gases ao redor dos buracos negros primordiais trazem algum tipo de assinatura cósmica daquela época, então os materiais que observamos ao redor dos buracos negros supermassivos de hoje teriam uma composição diferente da média cósmica – por exemplo, 10% mais hélio e 10% menos lítio.

A razão de isso ainda estar no campo teórico se dá pelo fato de uma observação desse tipo ser extremamente complicada. Mas o futuro nos parece favorável: o telescópio espacial James Webb, previsto para lançamento em 18 de dezembro de 2021, supostamente nos dará a capacidade de enxergar esses processos primordiais (estimativas dizem que ele tem entre 10 e 100 vezes a capacidade do Hubble, que está perto da aposentadoria).

Caso isso se confirme, nós finalmente teremos a oportunidade de olhar diretamente para o passado mais distante do universo e, com sorte, entender um pouquinho mais de como tudo isso começou.

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