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Conforme noticiado pelo Olhar Digital, o Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA, olhou mais distante no Universo do que jamais chegamos antes, descobrindo uma galáxia como ela era apenas 330 milhões de anos após o Big Bang.
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Observar tão longe assim já rendeu aos astrônomos visões impressionantes, como a de alguns buracos negros assustadoramente grandes que continuam aparecendo, confundindo nossas teorias sobre como esses monstros cósmicos se formam.
Os buracos negros supermassivos que observamos nos tempos relativamente mais recentes do Universo são, como o nome sugere, muito grandes. Os cosmólogos pretendem entender como esses buracos negros supermassivos, que são encontrados no centro da maioria das galáxias (mas não de todas), chegaram a ficar tão extensos.
Buracos negros do Universo jovem são grandes demais para as teorias que tentam explicá-los
Diversas teorias já foram apresentadas, como fusões de buracos negros e também a alimentação desses objetos colossais misteriosos. No entanto, os primeiros buracos negros parecem grandes demais para serem explicados por essas hipóteses, e muito maiores do que os cientistas esperavam em comparação às galáxias ao redor deles.
“No geral, vemos que os buracos negros nas galáxias jovens observados pelo JWST são cerca de 10 a 100 vezes mais massivos do que a relação de escala no Universo local prevê”, disse Xiaohui Fan, professor da Universidade do Arizona e coautor de um estudo sobre esses buracos negros superdimensionados, em um comunicado. “A proporção de massa estelar para massa de buraco negro nas primeiras galáxias era muito menor naquela época, mais de dez de bilhões de anos atrás, em comparação com agora. Este resultado tem implicações importantes para o estudo da primeira população de buracos negros”.
Outra ideia, que talvez esteja se tornando mais provável de ser verdade diante das observações recentes, são buracos negros de “colapso direto” ou “sementes pesadas”. Normalmente, para obter um buraco negro de massa estelar (na era atual do Universo), uma estrela sofre colapso.
“Um buraco negro de massa estelar se forma quando uma estrela com mais de 20 massas solares esgota o combustível nuclear em seu núcleo e colapsa sob seu próprio peso”, explica a NASA em um artigo. “O colapso desencadeia uma explosão de supernova que sopra as camadas externas da estrela. Mas, se o núcleo esmagado contiver mais de três vezes a massa do Sol, nenhuma força conhecida pode impedir seu colapso em um buraco negro”.
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Com buracos negros de sementes pesadas, a ideia é que os buracos negros supermassivos teriam começado em torno de 10 mil a 100 mil massas solares, através do colapso gravitacional direto de gigantescas nuvens de gás, sem uma fase estelar intermediária.
No entanto, há algumas coisas que podem tornar esse cenário improvável também. A nuvem de gás precisaria entrar em colapso sem se fragmentar e formar aglomerados ao fazer isso, embora os astrônomos tenham sugerido que isso poderia ser evitado se a nuvem fosse aquecida por estrelas jovens próximas em discos de gás pré-galácticos, ou se a nuvem de gás estivesse se movendo a velocidades supersônicas em “fluxos” no Universo primitivo, permitindo que elas crescessem por mais tempo, até que a gravidade seja suficiente para iniciar o colapso da nuvem em um buraco negro semente.
Uma equipe de cientistas já afirmou ter visto algumas evidências de um buraco de colapso direto em observações na galáxia UHZ1, mostrando que ele é muito superdimensionado para a galáxia ao seu redor, e que está muito cedo no Universo para ter se formado por colapso estelar e fusões – saiba mais aqui.
Novas observações são necessárias para esclarecer o mistério de como os buracos negros supermassivos atuais se formaram e se eles surgiram a partir de sementes leves ou pesadas.
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