Matéria escura em decaimento pode explicar buracos negros gigantes detectados pelo James Webb
© Foto / Robert Lea (created with Canva)
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Pesquisadores da Universidade da Califórnia acreditam que os buracos negros supermassivos podem ter surgido muito antes do previsto graças à energia liberada pelo possível decaimento da matéria escura. Isso explicaria a detecção dos gigantes cósmicos pelo JWST apenas 500 milhões de anos após o Big Bang.
Buracos negros supermassivos detectados pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês) no Universo primordial reacenderam um enigma cosmológico: como esses objetos puderam atingir massas colossais quando o cosmos mal tinha 500 milhões de anos? A teoria tradicional prevê que esse crescimento levaria pelo menos um bilhão de anos, criando uma lacuna entre modelos e observações.
Desde 2022, o JWST tem revelado buracos negros gigantescos em épocas muito anteriores ao esperado, pressionando os cientistas a buscar mecanismos alternativos de formação. A nova hipótese propõe que a matéria escura — responsável por 85% da matéria do Universo — pode ter desempenhado um papel decisivo nesse processo.
Uma ilustração mostra um buraco negro de colapso direto se formando no núcleo de um Pequeno Ponto Vermelho
© Foto / Robert Lea (created with Canva)
Segundo uma equipe da Universidade da Califórnia, Riverside, a energia liberada pelo decaimento da matéria escura teria alterado profundamente as primeiras galáxias, criando condições favoráveis para o surgimento precoce desses titãs cósmicos. Essa energia adicional poderia acelerar o colapso de nuvens de gás, permitindo a formação direta de buracos negros iniciais.
O colapso direto já era considerado um mecanismo possível, no qual vastas nuvens de gás e poeira se comprimem sem passar pela etapa intermediária de uma estrela massiva. No entanto, esse processo exigiria fontes de energia externas, como radiação de estrelas próximas — algo raro demais para explicar a abundância observada pelo JWST.
A hipótese da matéria escura em decaimento surge como alternativa: mesmo uma quantidade ínfima de energia liberada por partículas instáveis poderia "supercarregar" essas nuvens primordiais, desencadeando o colapso. Para os pesquisadores, essa energia mínima seria suficiente para alterar a química do hidrogênio primordial.
Segundo o portal Space, os físicos Yash Aggarwal e Flip Tanedo argumentam que as primeiras galáxias eram extremamente sensíveis a qualquer injeção energética, funcionando quase como detectores naturais de matéria escura. Assim, os buracos negros supermassivos observados hoje poderiam ser a assinatura indireta desse processo.
O estudo também propõe uma faixa de massa — entre 24 e 27 elétron-volts — para as partículas de matéria escura capazes de produzir esse efeito. Essa estimativa resulta de uma combinação rara de conhecimentos em física de partículas, cosmologia e astrofísica, que permitiu formular uma teoria coerente para o fenômeno.
Para os autores, o cenário certo torna muito mais provável a formação de buracos negros por colapso direto no início do Universo. E, com o JWST revelando cada vez mais objetos desse tipo, a hipótese da matéria escura em decaimento pode ser a peça que faltava para aproximar teoria e observação.
