Astrofísicos da Western University encontraram evidências da formação direta de buracos negros que não precisam emergir de um remanescente de estrelas. A produção de buracos negros no início do universo, formado desta maneira, pode fornecer aos cientistas uma explicação para a presença de buracos negros extremamente massivos em um estágio muito inicial na história do nosso universo.

Shantanu Basu e Arpan Das, do Departamento de Física e Astronomia da Western, desenvolveram uma explicação para a distribuição observada de massas e luminosidades de buracos negros supermassivos, para o qual não havia anteriormente nenhuma explicação científica. Os resultados foram publicados hoje por Cartas de jornal astrofísico .

O modelo é baseado em uma suposição muito simples:buracos negros supermassivos se formam muito, muito rapidamente acabado, períodos de tempo muito curtos e, de repente, eles param. Esta explicação contrasta com o entendimento atual de como os buracos negros de massa estelar são formados, que é que eles surgem quando o centro de uma estrela muito massiva colapsa sobre si mesmo.

"Esta é uma evidência observacional indireta de que os buracos negros se originam de colapsos diretos e não de remanescentes estelares, "diz Basu, um professor de astronomia da Western que é internacionalmente reconhecido como um especialista nos primeiros estágios da formação de estrelas e evolução do disco protoplanetário.

Basu e Das desenvolveram o novo modelo matemático calculando a função de massa de buracos negros supermassivos que se formam ao longo de um período de tempo limitado e sofrem um rápido crescimento exponencial de massa. O crescimento de massa pode ser regulado pelo limite de Eddington que é definido por um equilíbrio das forças de radiação e gravitação ou pode até excedê-lo por um fator modesto.

"Os buracos negros supermassivos tiveram apenas um curto período de tempo em que foram capazes de crescer rapidamente e, em algum ponto, por causa de toda a radiação no universo criada por outros buracos negros e estrelas, sua produção foi interrompida, "explica Basu." Esse é o cenário de colapso direto. "

Durante a última década, muitos buracos negros supermassivos que são um bilhão de vezes mais massivos do que o Sol foram descobertos em altos 'redshifts, 'significando que eles estavam no lugar em nosso universo dentro de 800 milhões de anos após o Big Bang. A presença desses buracos negros jovens e muito massivos questiona nossa compreensão sobre a formação e o crescimento dos buracos negros. O cenário de colapso direto permite massas iniciais que são muito maiores do que implícitas no cenário estelar remanescente padrão, e pode ajudar muito a explicar as observações. Este novo resultado fornece evidências de que tais buracos negros de colapso direto foram de fato produzidos no início do universo.

Basu acredita que esses novos resultados podem ser usados ​​com observações futuras para inferir a história da formação de buracos negros extremamente massivos que existem em tempos muito antigos em nosso universo.