Buracos negros são as regiões do universo mais díficeis de serem detectadas, tendo em vista que são tão escuros quanto o espaço que os cercam. Eles só são localizados em circunstâncias especiais, como quando se fundem, liberando ondas gravitacionais que ajudam os cientistas a entender a astrofísica desses elementos cósmicos.

Um estudo recente afirma que existem potencialmente milhões de pequenos buracos negros ainda a serem detectados em nossa vizinhança. Sendo assim, daria para saber quantos buracos negros existem no espaço? 

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Ilustração de um buraco negro
Astrônomos fizeram levantamento galáctico para estimar quantos buracos negros existem no cosmos. Imagem: Redpixel.pl – Shutterstock

Do que são feitos os buracos negros

Para um buraco negro existir, é necessário que tenham existido estrelas, porque os buracos negros vêm da morte de estrelas. Portanto, para descobrir quantos buracos negros existem no universo, os pesquisadores por trás do estudo, que foi publicado no jornal pré-impresso arXiv e aceito para publicação no The Astrophysical Journal, tiveram que dar alguns passos para trás.

Segundo o site Space, o primeiro passo dos cientistas foi modelar a evolução galáctica ao longo de bilhões de anos de história cósmica. Afinal, as galáxias são os lares das estrelas, e sua evolução geral afeta todos os tipos de estrelas que aparecem dentro delas. 

Por exemplo, algumas galáxias podem formar continuamente novas estrelas ano após ano cósmico. Outras podem sofrer eventos de fusão que desencadeiam uma rodada de formação de estrelas incrivelmente alta, apenas com o objetivo de simplesmente se extinguirem e nunca mais produzirem nada digno de nota.

Os astrônomos fizeram observações conhecidas das estatísticas de galáxias ao longo do tempo cósmico, observando a tendência geral das taxas de fusão galáctica e dados demográficos. 

Outro fator chave é a chamada “metalicidade” de uma galáxia, que é uma medida da quantidade de outros elementos além de hidrogênio e hélio dentro dela – os metais. Galáxias maiores terão mais gás, o que lhes permite formar mais estrelas. Por sua vez, uma maior quantidade de metais pode aumentar o resfriamento do gás, o que ajuda as galáxias a produzirem novas estrelas com eficiência. 

De posse dessas informações, os astrônomos tinham um modelo da população estelar dentro das galáxias, que informava quantas estrelas pequenas, médias e grandes aparecem no universo.

Simulação de uma fusão de buracos negros, gerando ondas gravitacionais. Imagem: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno / Max Planck Institute e SXS Collaboration

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Levantamento de morte das estrelas

Então, eles precisaram rastrear a evolução – e o mais importante, as mortes – dessas estrelas. Para fazer isso, a equipe recorreu a simulações, que conectavam as propriedades de uma estrela em particular (sua massa e metalicidade) ao seu tempo de vida e eventual desaparecimento. 

Apenas uma fração das estrelas maiores produzem buracos negros, e essas simulações mostraram aos astrônomos a porcentagem das estrelas de uma galáxia que se apagam a cada ano.

Em seguida, os cientistas precisaram rastrear a evolução dos sistemas binários, já que os buracos negros podem se alimentar de estrelas irmãs, sendo tragados em seu gás no processo. Assim, um buraco negro formado em um sistema binário acabará sendo maior do que um buraco negro nascido sozinho.

À medida que os buracos negros envelhecem, eles continuam a se alimentar de qualquer gás circundante, de acordo com o que os astrônomos também estimaram. Por último, ocasionalmente os buracos negros se encontram na escuridão do espaço interestelar e se fundem. Portanto, para produzir um levantamento preciso, a equipe precisou estimar a taxa de fusão de buracos negros dentro de cada galáxia.

Censo astronômico revela quantidade de buracos negros no espaço

Juntando todas as peças, os astrônomos foram capazes de rastrear a população de buracos negros ao longo de bilhões de anos. Eles produziram o que é chamado de “função de massa”, que é uma espécie de censo astronômico, relatando quantos buracos negros de cada tamanho existem em qualquer ponto do tempo.

Na descoberta, eles identificaram, não surpreendentemente, que os maiores buracos negros – buracos negros supermassivos – são muito mais raros do que seus primos menores. 

Segundo o estudo, em cada megaparsec cúbico de espaço (onde um megaparsec é um milhão de parsecs, ou 3,26 milhões de anos-luz), nosso universo hospeda buracos negros equivalente a cerca de 50 milhões de massas solares. 

Se cada buraco negro tem algumas vezes a massa do Sol, isso se traduz em cerca de 10 milhões de buracos negros individuais no mesmo volume.

Para colocar isso em perspectiva, a quantidade total de massa contida pelos buracos negros é cerca de 10% da massa das estrelas. Portanto, para todas as estrelas que você vê no céu noturno, há muitos buracos negros em suas adjacências.

Como os buracos negros supermassivos são extremamente raros, cada galáxia geralmente hospeda apenas um desses gigantes, segundo a pesquisa.

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