p Simulações de computador conduzidas por astrofísicos da Tohoku University no Japão, revelaram uma nova teoria para a origem dos buracos negros supermassivos. Nesta teoria, os precursores de buracos negros supermassivos crescem engolindo não apenas o gás interestelar, mas também estrelas menores. Isso ajuda a explicar o grande número de buracos negros supermassivos observados hoje. p Quase todas as galáxias do Universo moderno têm um buraco negro supermassivo em seu centro. Suas massas podem às vezes atingir até 10 bilhões de vezes a massa do Sol. Contudo, sua origem ainda é um dos grandes mistérios da astronomia. Uma teoria popular é o modelo de colapso direto, onde nuvens primordiais de gás interestelar colapsam sob a autogravidade para formar estrelas supermassivas que então evoluem para buracos negros supermassivos. Mas estudos anteriores mostraram que o colapso direto só funciona com gás puro consistindo apenas de hidrogênio e hélio. Elementos mais pesados, como carbono e oxigênio, alteram a dinâmica do gás, fazendo com que o gás em colapso se fragmentasse em muitas nuvens menores que formam suas próprias pequenas estrelas, em vez de algumas estrelas supermassivas. O colapso direto do gás puro por si só não pode explicar o grande número de buracos negros supermassivos vistos hoje.

p Sunmyon Chon, um pós-doutorado na Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência e na Universidade de Tohoku e sua equipe usaram o supercomputador "ATERUI II" do Observatório Astronômico Nacional do Japão para realizar simulações 3-D de alta resolução de longo prazo para testar a possibilidade de estrelas supermassivas poderem forma-se mesmo em gás enriquecido com elementos pesados. A formação de estrelas em nuvens de gás, incluindo elementos pesados, tem sido difícil de simular devido ao custo computacional de simular a divisão violenta do gás, mas avanços na capacidade de computação, especificamente a alta velocidade de cálculo de "ATERUI II" comissionado em 2018, permitiu que a equipe superasse este desafio. Essas novas simulações permitem estudar mais detalhadamente a formação de estrelas a partir de nuvens de gás.

p Ao contrário das previsões anteriores, a equipe de pesquisa descobriu que estrelas supermassivas ainda podem se formar a partir de nuvens de gás enriquecidas com elementos pesados. Como esperado, a nuvem de gás se quebra violentamente e muitas estrelas menores se formam. Contudo, há um forte fluxo de gás em direção ao centro da nuvem; as estrelas menores são arrastadas por esse fluxo e engolidas pelas estrelas massivas no centro. As simulações resultaram na formação de uma estrela massiva 10, 000 vezes mais massivo que o sol. "Esta é a primeira vez que mostramos a formação de um grande precursor de buraco negro em nuvens enriquecidas em elementos pesados. Acreditamos que a estrela gigante assim formada continuará a crescer e evoluir para um buraco negro gigante, "diz Chon.

p Este novo modelo mostra que não apenas o gás primordial, mas também gás contendo elementos pesados ​​pode formar estrelas gigantes, que são as sementes dos buracos negros. "Nosso novo modelo é capaz de explicar a origem de mais buracos negros do que os estudos anteriores, e este resultado leva a uma compreensão unificada da origem dos buracos negros supermassivos, "diz Kazuyuki Omukai, professor da Tohoku University.