Esta imagem, a partir de uma simulação computadorizada, mostra a formação de um disco interno de matéria e um disco largo e amplo de matéria, 5,5 milissegundos após a fusão de uma estrela de nêutrons com um buraco negro.
Os físicos da UCLA propuseram novas teorias sobre a forma como os primeiros buracos negros do Universo poderiam ter se formado e o papel que poderiam desempenhar na produção de elementos pesados, como ouro, platina e urânio.
Uma questão de longa data na astrofísica é se os primeiros buracos negros do Universo surgiram menos de um segundo após o Big Bang ou se eles se formaram apenas milhões de anos depois pelas mortes das primeiras estrelas.
Alexander Kusenko, professor de física da UCLA, e Eric Cotner, um estudante de pós-graduação também da UCLA, desenvolveram uma nova teoria convincentemente simples, sugerindo que os buracos negros poderiam ter se formado muito pouco depois do Big Bang, muito antes de as estrelas começarem a brilhar.
Os astrônomos sugeriram anteriormente que esses chamados buracos negros primordiais poderiam explicar todas ou algumas das misteriosas matérias ocultas do Universo e que poderiam ter semeado a formação de buracos negros supermassivos que existem nos centros das galáxias. A nova teoria propõe que os buracos negros primordiais possam ter ajudado a criar muitos dos elementos mais pesados encontrados na natureza.
Os pesquisadores começaram por considerar que um campo uniforme de energia permeava o Universo pouco depois do Big Bang. Os cientistas esperam que tais campos existissem no passado distante. Depois que o Universo se expandiu rapidamente, este campo de energia se separaria em aglomerados. A gravidade faria com que esses aglomerados se atraíssem e se juntassem. Os pesquisadores da UCLA propuseram que uma pequena fração desses grumos crescentes poderia se tornar denso o suficiente para se tornar buraco negro.
Essa hipótese é bastante genérica, disse Kusenko, e não depende do que ele chamou de "coincidências improváveis" que sustentam outras teorias que explicam os buracos negros primordiais.
O documento sugere que é possível procurar esses buracos negros primordiais usando observações astronômicas. Um método envolve medir as pequenas mudanças no brilho de uma estrela que resultam dos efeitos gravitacionais de um buraco negro primordial passando entre a Terra e aquela estrela. No início deste ano, os astrônomos norte-americanos e japoneses publicaram um artigo sobre a descoberta de uma estrela em uma galáxia próxima que iluminou e se apagou precisamente como se um buraco negro primordial passasse em frente a ela.
Em um estudo separado, Kusenko, Volodymyr Takhistov, pesquisador pós-docente da UCLA, e George Fuller, professor da UC San Diego, propuseram que os buracos negros primordiais possam desempenhar um papel importante na formação de elementos pesados, como ouro, prata, platina e urânio, que poderia estar em andamento em nossa e em outras galáxias.
A origem desses elementos pesados tem sido um mistério para os pesquisadores.
"Os cientistas sabem que esses elementos pesados existem, mas não tem certeza onde estão sendo formados", disse Kusenko. "Isso é realmente embaraçoso".
A pesquisa da UCLA sugere que um buraco negro primordial ocasionalmente colide com uma estrela de nêutrons e se afunda em suas profundezas. Quando isso acontece, disse Kusenko, o buraco negro primordial consome a estrela de nêutrons de dentro, um processo que leva cerca de 10.000 anos. À medida que a estrela de nêutrons encolhe, ela gira ainda mais rápido, eventualmente fazendo com que pequenos fragmentos se separem e sejam lançados para fora. Esses fragmentos de material rico em nêutrons podem ser os berçários em que os nêutrons se fundem em elementos cada vez mais pesados, disse Kusenko.
Buraco negro capturado por uma estrela de nêutrons
No entanto, a probabilidade de uma estrela de nêutrons capturar um buraco negro é bastante baixa, disse Kusenko, o que é consistente com observações de que apenas algumas galáxias sejam enriquecidas em elementos pesados. A teoria de que os buracos negros primordiais colidem com estrelas de nêutrons para criar elementos pesados também explica a falta observada de estrelas de nêutrons no centro da Via Láctea, um mistério de longa data na astrofísica.
Fonte: UCLA
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