Quantos buracos negros existem no universo? Spoiler: dezenas de quintilhões!

Existem cerca de 40 quintilhões de buracos negros no universo observável, segundo um estudo inovador que usou um modelo detalhado de evolução de estrelas e sistemas binários. Isso representa 1% de toda a matéria do nosso cosmos, aproximadamente.

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Buracos negros são os núcleos colapsados ​​de estrelas massivas que não possuem mais combustível para “queimar”, ou seja, encerraram seus ciclos de fusão nuclear (a exceção à regra são os buracos negros supermassivos, que já foram mapeados em um estudo anterior).

Estrelas massivas têm pouco tempo de vida — alguns milhões de anos. Isso é um sopro se compararmos com estrelas menores e mais frias, como o nosso Sol, que já existe há mais de 4 bilhões de anos e ainda está na metade de sua estimativa de vida.

Isso significa que ao longo dos 13,7 bilhões de anos após o Big Bang, incontáveis estrelas massivas já se formaram e encerraram suas vidas, colapsando em estrelas de nêutrons ou em buracos negros.

Com isso em perspectiva, dá para imaginar quantos buracos negros de massa estelar existem no universo? Parece impossível, mas um novo estudo usou um modelo que prevê a evolução estelar ao longo do tempo.

Quantos buracos negros existem no universo?

A pesquisa, liderada pela International School for Advanced Studies (SISSA), na Itália, incluiu mais que as estimativas de tempo de vida das estrelas. O modelo usado também conta com detalhes da evolução estelar e “receitas avançadas da formação de estrelas e enriquecimento de metais em galáxias individuais”, disse o astrofísico Alex Sicilia, da SISSA.

Ele e seus colegas também consideraram sistemas binários, isto é, formados por duas estrelas orbitando entre si, além das fusões de buracos negros. Este último grupo pode ter a quantidade estimada com base nos dados de ondas gravitacionais, detectados por instrumentos como o LIGO e Virgo.

Aliás, os sistemas binários têm um papel importante nesse tipo de estudo. Alguns deles surgem em aglomerados de estrelas massivas, e quando ambas as estrelas colapsam em buracos negros, os objetos invisíveis podem espiralar em direção ao centro gravitacional do sistema até um colapso que resulta em um buraco negro ainda mais massivo.

A abordagem levou a um cálculo da taxa de natalidade de buracos negros de massa estelar — que possuem entre cinco e 160 vezes a massa do Sol — ao longo da vida útil do cosmos. O resultado é uma quantidade de aproximadamente 40 quintilhões (ou 40.000.000.000.000.000.000, se preferir) desses objetos misteriosos espalhados pelo universo observável.

Este número corresponde a 1% da matéria bariônica (ou seja, a matéria “normal”, que não inclui a elusiva matéria escura) do universo observável (uma “esfera” com 90 bilhões de anos-luz).

Ao comparar os resultados com os dados de ondas gravitacionais, a equipe constatou que a estimativa prévia da taxa de fusões de buracos negros correspondia com os dados observacionais.

Essa estimativa pode fornecer pistas sobre a formação e evolução de buracos negros supermassivos, que possuem milhões ou bilhões de massas solares e habitam nos centros das galáxias. Ainda não se sabe como eles evoluíram tão rápido após o Big Bang.

A abordagem dos autores pode ajudar a estimar o número de buracos negros de massa estelar no universo primitivo, o que, em última análise, poderia ajudar os cientistas a descobrir se essa quantidade se aproxima do número de buracos negros supermassivos. Mas ainda há muito “chão” para percorrer até encontrarmos uma resposta para essa pergunta.

O estudo foi publicado no The Astrophysical Journal.

Fonte: The Astrophysical Journal; via: ScienceAlert