Um novo estudo teórico propôs um novo mecanismo para a criação de buracos negros supermassivos a partir da matéria escura. A equipe internacional descobriu que, em vez dos cenários de formação convencionais envolvendo matéria 'normal', buracos negros supermassivos poderiam se formar diretamente da matéria escura em regiões de alta densidade nos centros das galáxias. O resultado tem implicações importantes para a cosmologia no início do Universo, e é publicado em Avisos mensais da Royal Astronomical Society .

Exatamente como os buracos negros supermassivos se formaram inicialmente é um dos maiores problemas no estudo da evolução da galáxia hoje. Buracos negros supermassivos foram observados cerca de 800 milhões de anos após o Big Bang, e como eles podem crescer tão rapidamente permanece sem explicação.

Modelos de formação padrão envolvem matéria bariônica normal - os átomos e elementos que compõem as estrelas, planetas, e todos os objetos visíveis - colapsando sob a gravidade para formar buracos negros, que então crescem com o tempo. No entanto, o novo trabalho investiga a existência potencial de núcleos galácticos estáveis ​​feitos de matéria escura, e rodeado por um halo de matéria escura diluída, descobrindo que os centros dessas estruturas podem se tornar tão concentrados que também podem colapsar em buracos negros supermassivos, uma vez que um limite crítico é atingido.

De acordo com o modelo, isso poderia ter acontecido muito mais rapidamente do que outros mecanismos de formação propostos, e teria permitido que buracos negros supermassivos no início do Universo se formassem antes das galáxias que habitam, contrário ao entendimento atual.

Carlos R. Argüelles, O pesquisador da Universidad Nacional de La Plata e do ICRANet que liderou a investigação comenta:"Este novo cenário de formação pode oferecer uma explicação natural de como os buracos negros supermassivos se formaram no início do Universo, sem exigir a formação de estrelas anterior ou a necessidade de invocar buracos negros de sementes com taxas de acreção irrealistas. "

Outra consequência intrigante do novo modelo é que a massa crítica para o colapso em um buraco negro pode não ser alcançada para halos menores de matéria escura, por exemplo, aqueles que cercam algumas galáxias anãs. Os autores sugerem que isso pode deixar galáxias anãs menores com um núcleo central de matéria escura em vez do buraco negro esperado. Esse núcleo de matéria escura ainda pode imitar as assinaturas gravitacionais de um buraco negro central convencional, enquanto o halo externo de matéria escura também poderia explicar as curvas de rotação da galáxia observadas.

"Este modelo mostra como halos de matéria escura podem abrigar densas concentrações em seus centros, que pode desempenhar um papel crucial para ajudar a entender a formação de buracos negros supermassivos, "acrescentou Argüelles.

"Aqui, provamos pela primeira vez que essas distribuições de matéria escura núcleo-halo podem de fato se formar em uma estrutura cosmológica, e permanecer estável por toda a vida do Universo. "

Os autores esperam que mais estudos irão lançar mais luz sobre a formação de buracos negros supermassivos nos primeiros dias do nosso Universo, bem como investigar se os centros de galáxias não ativas, incluindo nossa própria Via Láctea, pode hospedar esses núcleos densos de matéria escura.