Cientistas revelam como o universo constrói buracos negros monstruosos

Os maiores buracos negros do universo podem não emergir apenas do colapso de estrelas massivas, mas sim de colisões brutais em aglomerados estelares densos. Essa possibilidade foi explorada em um estudo liderado pela Universidade de Cardiff, publicado na revista Nature Astronomy, que se baseia na análise do catálogo de ondas gravitacionais LIGO–Virgo–KAGRA (versão 4.0), contendo 153 detecções confiáveis de fusões de buracos negros.

Os cientistas investigaram se os buracos negros de maior massa poderiam pertencer a uma categoria de “segunda geração”, formada após fusões anteriores em ambientes onde estrelas estão comprimidas até um milhão de vezes mais densamente do que na média da Via Láctea. As descobertas sugerem que esses gigantescos objetos são moldados por fusões hierárquicas, em vez dos processos tradicionais de colapso estelar.

Dr. Fabio Antonini, líder do estudo e membro da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff, destacou o impacto da astronomia de ondas gravitacionais na compreensão da formação de buracos negros. Ele afirmou que essas observações não apenas revelam a frequência de fusões, mas também desvendam os locais e os mecanismos subjacentes ao crescimento desses corpos celestes.

Ao examinar os sinais das ondas gravitacionais, os pesquisadores identificaram duas populações distintas de buracos negros: uma associada ao colapso estelar convencional e outra, mais massiva, que apresenta padrões de rotação consistentes com fusões repetidas em aglomerados densos. Essa distinção reforça a hipótese de que os buracos negros monstruosos são produtos de colisões sucessivas.

Drª Isobel Romero-Shaw, coautora da pesquisa e bolsista Ernest Rutherford, observou que os buracos negros de maior massa exibem características únicas. Enquanto os de menor massa giram lentamente e de forma ordenada, os gigantescos possuem rotações mais rápidas e orientações caóticas, evidências de que foram forjados em ambientes dinâmicos e violentos.

Outro elemento intrigante da pesquisa é a conexão com o chamado “gap de massa”, uma faixa teórica em que buracos negros não deveriam existir devido a explosões catastróficas de estrelas massivas antes de colapsarem. O estudo sugere que buracos negros dentro ou próximos a essa lacuna podem ser indicativos de fusões hierárquicas, desafiando os modelos tradicionais de evolução estelar.

Dr. Antonini enfatizou que esses achados podem revelar mais sobre as dinâmicas dos aglomerados estelares do que sobre a própria evolução das estrelas. Ele também apontou que as observações de buracos negros no limite do gap fornecem pistas para investigar reações nucleares fundamentais no interior de estrelas massivas.

Além de expandir o conhecimento sobre a formação de buracos negros, a pesquisa sugere que os limites de massa impostos pela instabilidade de pares, um processo nuclear que ocorre durante a queima de hélio, podem ser estudados de forma mais detalhada por meio das ondas gravitacionais. Isso abre novas possibilidades para explorar a física nuclear em ambientes astrofísicos extremos.

Conforme relatado pela SciTechDaily, os resultados desse estudo não apenas aprofundam a compreensão sobre a origem dos buracos negros gigantescos, mas também oferecem uma nova janela para investigar os mistérios do universo.