Os ancestrais dos buracos negros supermassivos podem ter se formado no universo jovem sob condições muito mais comuns do que preveem os cenários habituais.
Quasares muito distantes abrigam buracos negros enormes, embora o universo ainda seja aparentemente jovem demais para isso: a rapidez de sua formação é um enigma para os astrofísicos. Para alcançar rapidamente uma massa tão grande, esses objetos podem ter iniciado seu crescimento a partir de «sementes» já muito pesadas.
Representação artística de várias estrelas primordiais.
Crédito: NASA/WMAP Science Team
Uma possibilidade envolve estrelas primordiais descomunais. Para que elas apareçam, uma grande quantidade de gás deve cair rapidamente em direção ao centro de um halo jovem de matéria. Esse gás pode então alimentar uma estrela que atinge dezenas de milhares de massas solares, antes de dar rapidamente origem a um buraco negro massivo, a tão procurada semente massiva.
Mas não é tão simples: quando moléculas de hidrogênio se formam, elas intensificam um resfriamento geral e favorecem o nascimento de muitas estrelas menores, impedindo a formação dessas estrelas gigantes. Uma radiação ultravioleta específica pode, no entanto, quebrar essas moléculas: o gás permanece quente e continua fluindo em direção ao centro do halo de matéria.
Os pesquisadores realizaram 65 simulações detalhadas de 15 halos primordiais. Eles variaram a intensidade dessa radiação, assim como o histórico de crescimento de cada halo. O objetivo era determinar as condições capazes de manter um fornecimento de gás suficientemente rápido para formar uma estrela supermassiva.
As simulações revelam uma transição quando a radiação se torna moderada a intensa. Acima de certo nível, o fluxo de gás se torna suficiente, e as massas estelares estimadas podem então atingir cerca de 100 mil vezes a massa do Sol.
Esse limite é importante para estimar o número de sementes possíveis em determinado volume do espaço. Ambientes submetidos a uma radiação ultravioleta intermediária são naturalmente muito mais numerosos do que as regiões que recebem intensidades elevadas. Um limite suficientemente baixo poderia aumentar consideravelmente a quantidade de sementes formadas.