Cientistas descobrem como os primeiros quasares no Universo se formaram

 Simulação de supercomputador do nascimento de um quasar primordial. Crédito: University of Portsmouth.

O mistério de como se formaram os primeiros quasares no Universo – que desconcertou os cientistas ao longo de quase 20 anos – foi agora solucionado por uma equipa de astrofísicos, tendo as descobertas sido publicadas na Nature. A existência de mais de 200 quasares alimentados por buracos negros supermassivos antes dos mil milhões de anos após o Big Bang tem sido um dos problemas pendentes em astrofísica porque nunca foi possível compreender totalmente como se terão estes quasares formado tão cedo. 

Uma equipa de especialistas, liderada pelo Dr. Daniel Whalen, da Universidade de Portsmouth, descobriu que os primeiros quasares se formaram naturalmente nas condições violentas e turbulentas de reservatórios de gás raros no Universo primitivo. Esta descoberta é particularmente empolgante porque deitou abaixo 20 anos de teoria sobre a origem dos primeiros buracos negros supermassivos no Universo, disse Whalen, no Instituto de Cosmologia e Gravitação da Universidade. 

“Descobrimos buracos negros supermassivos nos centros da maior parte das galáxias massivas, que podem ter milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Mas em 2003 começámos a descobrir quasares – buracos negros supermassivos altamente luminosos e de acreção ativa que são como faróis cósmicos do início do Universo – que já existiam menos de mil milhões de anos após o Big Bang. E ninguém conseguia compreender como se tinham formado em tempos tão remotos.” 

Há alguns anos, as simulações feitas por supercomputadores mostraram que os primeiros quasares se poderiam ter formado nas junções de correntes de gás raras, frias e poderosas.Num volume de espaço de mil milhões de anos-luz, apenas existia cerca de uma dezena, mas o buraco negro correspondente tinha que ter 100 mil massas solares ao nascer.Ora, os buracos negros comuns formam-se quando as estrelas massivas ficam sem combustível e entram em colapso, mas têm em geral apenas 10 a 100 massas solares. 

Já há muito tempo que os astrofísicos teorizam que, no Universo primordial, se formaram entre estrelas com 10.000 a 100.000 massas solares, mas apenas em ambientes exóticos e bem definidos, tais como fortes ambientes ultravioleta ou fluxos supersónicos entre gás e matéria escura, sem qualquer semelhança com as nuvens turbulentas em que se formaram os primeiros quasares. 

“Imaginamos estas estrelas um pouco como os dinossauros da Terra, que eram enormes e primitivos. Tiveram vidas curtas, com a duração de apenas um quarto de milhão de anos, antes de colapsarem em buracos negros,” disse Whalen. 

“Os nossos modelos de supercomputador recuaram muito atrás no tempo e descobriram que os fluxos frios e densos de gás, capazes de desenvolver um buraco negro com mil milhões de massas solares em apenas algumas centenas de milhões de anos, criaram as suas próprias estrelas supermassivas sem a necessidade de ambientes exóticos. As correntes frias provocaram turbulência na nuvem, o que impediu a formação de estrelas normais até a nuvem se tornar tão massiva e colapsar de forma catastrófica sob o seu próprio peso, formando duas gigantescas estrelas primordiais – uma com 30.000 massas solares e outra com 40.000. 

“Em consequência, as únicas nuvens primordiais que poderiam formar um quasar logo após o amanhecer cósmico – quando as primeiras estrelas se formaram no Universo – criaram também oportunamente as suas próprias sementes massivas.Este resultado simples e bonito não só explica a origem dos primeiros quasares, mas também a sua demografia – o seu número nos primeiros tempos. 

“Os primeiros buracos negros supermassivos foram simplesmente uma consequência natural da formação de estruturas em cosmologias de matéria escura fria – são filhos da teia cósmica.” 

Fonte: port.ac.uk