O universo pode conter 40 trilhões de buracos negros
Uma equipe de pesquisadores da Escola Superior Internacional de Estudos Avançados em Trieste, Itália, acaba de fazer a estimativa mais precisa até agora de quantos buracos negros de massa estelar (aqueles formados após o colapso gravitacional de estrelas muito massivas) existem no universo. Universo. E o resultado é um número realmente enorme, tanto que pode parecer impossível calcular. 40 trilhões, ou seja, um 4 seguido de 19 zeros: 40.000.000.000.000.000.000. E isso equivale a 1% de toda a matéria bariônica (a matéria 'normal', nem escura nem exótica), da qual são feitos os planetas e estrelas do Universo.
Num artigo publicado no 'The Astrophysical Journal', os cientistas explicam o engenhoso método que lhes permitiu chegar a esse número.
Por definição, um buraco negro não pode ser visto, pois nenhuma luz ou radiação pode escapar de sua enorme gravidade. De fato, os astrônomos só podem observar diretamente buracos negros supermassivos, com massas equivalentes a bilhões de sóis, já que esses monstros fazem com que a matéria que atraem gire em alta velocidade ao seu redor, comece a brilhar e assim revele o contorno do buraco negro.
Mas com as de massa estelar, entre cinco e dez vezes a do Sol, as coisas são bem diferentes. Às vezes é possível revelar sua presença pelos efeitos gravitacionais locais que esses buracos negros causam em seu ambiente, mas a grande maioria é absolutamente invisível. E ninguém até agora tinha conseguido estimar seu número. Como a equipe de Trieste fez isso então?
Acompanhando a evolução estelar
Segundo o astrofísico Alex Sicilia, primeiro signatário do estudo, o que eles fizeram foi acompanhar a evolução das estrelas em nosso universo, ou seja, estimar com que frequência as estrelas, sejam elas únicas ou binárias, se tornam buracos negros. “Este é um dos primeiros e um dos mais fortes cálculos ab initio [do zero] da função de massa do buraco negro estelar na história cósmica”, disse Sicilia.
Para 'fazer' um buraco negro, a primeira coisa que é necessária é uma grande estrela com uma massa entre cinco e dez vezes a do Sol. Como é sabido, à medida que as estrelas chegam ao fim de suas vidas, elas começam a fundir elementos cada vez mais pesados em seus núcleos ígneos. Mas quando a estrela atinge o ferro, se tiver a massa certa, seus dias já estão contados. O ferro, de fato, consome mais energia para se fundir do que emite, o que faz com que ele pare de 'empurrar' e se opor às forças gravitacionais geradas por sua própria massa e tentar comprimi-la. No final, a gravidade vence a batalha e esmaga impiedosamente a estrela, 'empacotando' toda a sua massa cada vez mais perto até se tornar um ponto único de dimensões microscópicas e densidade infinita: uma singularidade. A estrela se torna um buraco negro do qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar novamente.
Um modelo estatístico
Para chegar à estimativa de 40 trilhões, os pesquisadores usaram estatísticas conhecidas de várias galáxias, como seus tamanhos, os elementos que contêm e os tamanhos das nuvens de gás nas quais as estrelas se formam, e construíram um modelo do universo . que refletiam com precisão os diferentes tamanhos de estrelas que se formariam e com que frequência seriam criadas.
O próximo passo foi determinar quantas estrelas poderiam eventualmente se tornar buracos negros e modelar como seriam suas vidas e mortes usando dados como sua massa e metalicidade, uma característica que indica a abundância de elementos mais pesados que hidrogênio ou hélio. Dessa forma, Sicilia e seus colegas descobriram qual porcentagem dessas estrelas candidatas acabaria se tornando buracos negros. Ao também observar estrelas emparelhadas em sistemas binários e calcular a taxa na qual os buracos negros podem se encontrar e se fundir, os pesquisadores garantiram que não estavam contando duas vezes nenhum buraco negro em sua pesquisa.
Com esses cálculos em mãos, os cientistas projetaram um terceiro modelo capaz de revelar a distribuição e o tamanho dos buracos negros de massa estelar ao longo do tempo. Os dados mostraram que seu número era realmente enorme: 40 trilhões. Para ter certeza, a equipe comparou suas estimativas com dados coletados por observatórios de ondas gravitacionais.