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Colisões de estrelas antigas podem explicar pequenos pontos vermelhos misteriosos e buracos negros “impossíveis”
Novas pesquisas sugerem que as colisões entre estrelas no universo primitivo eram comuns, o que poderia ajudar a explicar o rápido crescimento de buracos negros supermassivos e a existência de estranhos Pequenos Pontos Vermelhos vistos pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST).
A equipe por trás desta pesquisa realizou simulações do universo primitivo e descobriu que os sistemas estelares eram densamente compactados, fazendo com que as estrelas colidissem frequentemente umas com as outras. Embora colisões rápidas teriam destruído as estrelas envolvidas, colisões mais lentas teriam levado a fusões repetidas, criando estrelas únicas supermassivas, que poderiam entrar em colapso e formar estrelas maiores do que o normal. buracos negros no final de suas vidas. Estas poderiam ser as sementes do primeiro buracos negros supermassivos.
Ambientes estelares densos ainda existem no universo moderno, no coração das galáxias; no entanto, estes não são propícios aos tipos de colisões que dariam origem a estrelas ultramassivas. Isto acontece porque já existem buracos negros supermassivos no coração das galáxias modernas, e a sua imensa influência gravitacional acelera as estrelas em órbita, o que significa que as colisões que ocorrem são de alta velocidade e destrutivas, falhando assim no nascimento de estrelas supermassivas.
“Talvez o resultado mais estranho de nossas simulações seja que as estrelas podem se fundir repetidamente dentro do aglomerado até formarem uma estrela gigantesca com massa igual à de um aglomerado inteiro”, disse Claire Williams, membro da equipe, da Universidade da Califórnia, Los Angeles (UCLA). disse em um comunicado. “Quando uma estrela tão grande chega ao fim da sua vida, os modelos sugerem que ela pode não ter outra opção senão entrar em colapso e formar um buraco negro massivo.”
Nossa, você não cresceu? Como os buracos negros supermassivos ficaram tão grandes e tão rápido?
A existência de buracos negros supermassivos antes mesmo de o universo ter 1 bilhão de anos é algo que tem intrigado os astrônomos desde o JWST comecei a identificá-los em 2022.
Isto ocorre porque os buracos negros deveriam precisar de pelo menos mil milhões de anos para completar os processos de alimentação e fusão que resultam num estatuto “supermassivo” de possuir milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol.
Uma sugestão apresentada pelos cientistas para explicar isto é que os buracos negros supermassivos não começam do zero. Em vez disso, eles se formam a partir de sementes de buracos negros chamadas buracos negros de massa intermediária.
Normalmente, quando uma estrela massiva entra em colapso, dá origem a uma buraco negro de massa estelar possuindo uma massa entre 10 e 100 vezes a massa do sol. Isto é consideravelmente menor do que os buracos negros supermassivos que dominam os corações de todas as galáxias modernas com massas de milhões a milhares de milhões de vezes a massa da nossa estrela.
Acredita-se que os buracos negros de massa intermediária estejam situados entre essas duas famílias de titãs cósmicos, com massas entre 100 e 100.000 vezes a do Sol. O problema é que nenhuma estrela deveria ter massa suficiente para entrar em colapso e criar um buraco negro de massa intermediária. Mas isso é válido apenas para as condições que vemos no universo “moderno” de 13,8 mil milhões de anos, na nossa vizinhança cósmica imediata. As condições eram muito diferentes no universo e mais atrás no tempo.
Na verdade, essas sementes surgiram destas novas simulações em ambientes de denso aglomerado estelar, o que poderia resolver este mistério, permitindo que esses processos de crescimento tenham um avanço.
“Densos aglomerados de estrelas fornecem um local de nascimento natural para sementes massivas de buracos negros em nosso modelo”, disse Williams. “O mesmo ambiente que forma o buraco negro também pode fornecer estrelas e gás que influenciam o seu crescimento subsequente.”
No entanto, este poderia ser um acordo dois por um. O JWST também tem descoberto rotineiramente corpos astronômicos chamados Little Red Dots no universo primitivo. Os pequenos pontos vermelhos são curiosos porque parecem ter desaparecido completamente quando o cosmos atingiu os 2 mil milhões de anos.
Little Red Dots, o elefante cósmico na sala
Pequenos pontos vermelhos são objetos extremamente compactos no universo primitivo que recebem esse apelido pelo fato de se parecerem com pontos vermelhos.
“Os pequenos pontos vermelhos são um tema quente na astronomia. Você pode comparar estudos de pessoas que tentam entender os pequenos pontos vermelhos com a história de pessoas cegas que estão tentando descrever um elefante tocando-o, e cada pessoa o descreve de forma diferente com base na parte que estão tocando”, disse Smadar Naoz, membro da equipe e pesquisador da UCLA. “Nossa pesquisa conecta várias dessas perspectivas e pode nos ajudar a ver mais do elefante”.
Tem havido muitas sugestões sobre a verdadeira natureza destes objetos, mas uma teoria sugere que eles possuem um buraco negro em rápido crescimento no seu coração.
As simulações da equipe sugerem que os Pequenos Pontos Vermelhos podem ser aglomerados estelares densos que são constantemente abalados por repetidas colisões estelares. Isto resulta numa estrela muito grande, que eventualmente entra em colapso para se tornar um buraco negro de massa intermédia.
Mas se for esse o caso, por que não existiam Pequenos Pontos Vermelhos por perto para comemorar o 2.000.000.000.000 aniversário do universo?
Menos de mil milhões de anos após o Big Bang, o Universo estava desprovido de galáxias espirais bem ordenadas, mas em vez disso estava cheio de aglomerados densos e caóticos de nascimento de estrelas. Como estas regiões foram abaladas por colisões estelares frequentes, as condições eram adequadas para que estrelas ultramassivas se formassem e colapsassem em buracos negros de massa intermédia.
No entanto, à medida que o Universo arrefeceu e se expandiu, estes locais tornaram-se os blocos de construção de galáxias muito menos caóticas. Assim, se os Pequenos Pontos Vermelhos são aglomerados estelares caóticos necessários para formar buracos negros de massa intermediária, o progresso em direção a um estado de equilíbrio poderia explicar por que eles desapareceram repentinamente do universo. O cosmos simplesmente não era mais extremo o suficiente para manter os Pequenos Pontos Vermelhos.
A pesquisa da equipe foi publicada na segunda-feira (26 de outubro) em o Jornal Astrofísico.
