Estudo propõe nova explicação para origem de buracos negros supermassivos

Buracos negros supermassivos, estruturas com massas milhões ou bilhões de vezes maiores que a do Sol, estão no centro da maioria das grandes galáxias, incluindo a Via Láctea. Apesar de sua presença já ser amplamente aceita pela comunidade científica, a forma como esses gigantes cósmicos atingiram tamanhos tão colossais ainda desafia os astrônomos.

O enigma se tornou ainda mais intrigante quando telescópios espaciais modernos passaram a observar o Universo primitivo — uma espécie de “álbum de infância” cósmico. Nessas imagens, que mostram galáxias formadas apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang, cientistas encontraram evidências de que buracos negros supermassivos já existiam naquela época.

A descoberta é comparável a folhear uma foto de família antiga e, entre várias crianças pequenas, encontrar um bebê com mais de dois metros de altura. Como algo tão grande poderia surgir em tão pouco tempo?

Durante décadas, uma das principais hipóteses defendia que esses buracos negros teriam se formado a partir de “sementes pesadas”, estruturas iniciais já muito massivas, geradas pelo colapso direto de nuvens gigantes de gás. Nesse cenário, enormes nuvens de gás teriam colapsado diretamente, dando origem a buracos negros já massivos, sem passar pelo estágio intermediário de uma estrela que explode como supernova — processo que gera os chamados buracos negros de massa estelar, bem menores.

Agora, um novo estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Maynooth, na Irlanda, propõe uma alternativa. Com base em simulações avançadas alimentadas por dados do telescópio espacial James Webb, a equipe sugere que buracos negros podem ter começado como “sementes leves”, semelhantes aos formados a partir das primeiras estrelas, e depois crescido rapidamente ao devorar grandes quantidades de matéria.

Segundo o pesquisador Daxal Mehta, líder do estudo, as galáxias primitivas eram ambientes extremamente densos, ricos em gás e marcados por intensa atividade. “Nessas condições, os buracos negros conseguiam acumular gás de forma muito mais eficiente e por períodos prolongados”, afirmou. Esse processo de acreção acelerada teria permitido que estruturas inicialmente pequenas atingissem massas gigantescas em um intervalo relativamente curto.

O Universo tem hoje cerca de 13,8 bilhões de anos. As galáxias analisadas no estudo datam de quando o cosmos tinha apenas algumas centenas de milhões de anos — um período considerado muito precoce para que buracos negros supermassivos já estivessem plenamente formados, segundo modelos tradicionais.

Outro ponto central da pesquisa envolve o chamado limite de Eddington, um valor teórico que define a quantidade máxima de matéria que um objeto astronômico pode acumular sem que a radiação emitida interrompa o processo. De acordo com o coautor John A. Regan, as simulações indicam que, em certos momentos, esses buracos negros teriam superado esse limite, passando por fases de “superalimentação”.

A proposta não descarta a hipótese das sementes pesadas, defendida por parte da comunidade científica, como a astrofísica Priyamvada Natarajan, da Universidade Yale, que sustenta que alguns buracos negros podem ter nascido grandes a partir do colapso direto de nuvens massivas de gás. Para Lewis Prole, integrante da equipe irlandesa, os novos resultados apenas ampliam o leque de possibilidades.

“Nosso trabalho mostra que sementes leves também podem alcançar as massas observadas, desde que o ambiente seja favorável”, afirmou. Além do crescimento por acreção, o estudo também destaca que fusões entre buracos negros podem ter contribuído para o aumento de suas dimensões.

A conclusão dos pesquisadores é que o Universo primitivo pode ter produzido buracos negros supermassivos por múltiplos caminhos, e não por um único mecanismo dominante.

O estudo foi publicado na revista científica Nature Astronomy. A expectativa agora é que novas observações do telescópio James Webb e futuras missões voltadas à detecção de ondas gravitacionais, como o LISA, possam fornecer evidências que confirmem as simulações e ajudem a esclarecer a origem desses gigantes cósmicos.