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Impressão artística de uma galáxia espiral incrustada em uma distribuição maior de matéria escura invisível, conhecida como halo de matéria escura (colorido em azul). Estudos observando a formação de halos de matéria escura sugeriram que cada halo poderia abrigar um núcleo muito denso de matéria escura, que pode imitar os efeitos de um buraco negro central, ou eventualmente colapsar para formar um. Crédito ESO / L. Calçada, CC BY 4.0
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 ao invés dos cenários convencionais de formação envolvendo matéria 'normal', buracos negros supermassivos poderiam se formar diretamente a partir de matéria escura em regiões de alta densidade nos centros das galáxias. O resultado tem implicações importantes para a cosmologia no início do Universo e foi publicado no Monthly Notices of the 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 800 milhões de anos após o Big Bang, e como eles poderiam crescer tão rapidamente permanece inexplicável.
Os modelos de formação padrão envolvem matéria bariônica normal - os átomos e elementos que formam 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 cercados 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, ao contrário do 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 para como os buracos negros supermassivos se formaram no início do Universo, sem exigir a formação prévia de estrelas 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 esperado buraco negro. Esse núcleo de matéria escura ainda poderia 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 os halos de matéria escura podem abrigar densas concentrações em seus centros, o que pode desempenhar um papel crucial para ajudar a entender a formação de buracos negros supermassivos ", acrescentou Argüelles.
"Aqui nós provamos pela primeira vez que tais distribuições de matéria escura núcleo-halo podem de fato se formar em uma estrutura cosmológica e permanecer estáveis por toda a vida do Universo."
Os autores esperam que mais estudos lançem mais luz sobre a formação de buracos negros supermassivos nos primeiros dias de nosso Universo, bem como investiguem se os centros de galáxias não ativas , incluindo nossa própria Via Láctea, podem hospedar essas densas trevas matéria núcleos.
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Mais informações: Carlos R Argüelles et al, Sobre a formação e estabilidade de halos fermiônicos de matéria escura em uma estrutura cosmológica, Avisos Mensais da Royal Astronomical Society (2020). DOI: 10.1093 / mnras / staa3986
Informações do jornal: Avisos mensais da Royal Astronomical Society
Fornecido pela Royal Astronomical Society
Fonte: Phys News / pela Royal Astronomical Society / 25-02-2021
https://phys.org/news/2021-02-supermassive-black-holes-dark.html
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de
Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science andthePublic (SSP) e assinante de conteúdoscientíficos da NASA
(NationalAeronauticsand Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`CoolGroundObservation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (CloudsandEarth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The GlobeProgram / NASA
GlobeCloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela
NationalOceanicandAtmosphericAdministration (NOAA) e U.S DepartmentofState.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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