Os buracos negros podem ser locais de concentração de energia escura, a enigmática força de natureza ainda desconhecida, que contraria a gravidade e impele o Universo a expandir-se, talvez para sempre. A possibilidade é classificada como revolucionária e está a ser estuda por uma equipa internacional de investigadores, que inclui José Afonso, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

Pensa-se que quase todas as galáxias têm no seu centro um buraco negro com milhões, ou mesmo milhares de milhões de vezes a massa do Sol. A massa destes buracos negros supermassivos cresce em conjunto com a da sua galáxia hospedeira pela queda de material envolvente, ou pela fusão com outras galáxias. Um estudo recente reúne evidências de que em galáxias que deixaram de formar estrelas, e portanto já não estarão a alimentar-se com novo material exterior, o seu buraco negro central continuou a crescer até ter oito a 20 vezes mais massa do que o esperado.

No novo artigo publicado na The Astrophysical Journal Letters, a equipa internacional de qual faz parte José Afonso propõe uma explicação para essa grande diferença de massa entre buracos negros supermassivos em distintos momentos na história do Universo, mas que estão em galáxias muito semelhantes - galáxias elípticas que esgotaram o seu gás e que deixaram de evoluir, encontrando-se num estado letárgico.

Segundo os investigadores, este aumento de massa dos buracos negros é coerente com o crescimento do próprio Universo no mesmo período de tempo, pelo que o crescimento dos buracos negros poderá, de alguma forma, estar vinculado à própria expansão do Universo.

Os autores baseiam-se em modelos teóricos, desenvolvidos nas últimas três décadas, que propõem a existência de corpos compactos alternativos aos buracos negros. Estes objetos evitam as aberrações físicas inerentes ao conceito de buraco negro, em particular o colapso infinito que matematicamente parece ser atingido no seu interior, na chamada singularidade.

“Este estudo levanta uma possibilidade revolucionária, que é a possível ligação dos buracos negros à chamada energia escura do Universo, uma componente que sabemos dominar a dinâmica do Universo atualmente”, referiu José Afonso em declarações ao SAPO TeK.

No trabalho agora divulgado foi importante a experiência adquirida no estudo, na caracterização, de galáxias com buracos negros supermassivos. “Foi exatamente na comparação entre amostras de galáxias que parecem ter chegado ao final da sua evolução mais intensa, e na comparação entre os seus buracos negros supermassivos, que encontrámos esta diferença surpreendente: apesar destas populações de galáxias se apresentarem muito semelhantes, há 7/10 mil milhões de anos e atualmente, os seus buracos negros são muito maiores hoje do que seria esperado”, entre oito e 20 vezes mais massivos”. Essa diferença pode ser explicada pela ligação à própria expansão do Universo, acrescentou o investigador.

Embora o estudo se tenha concentrado em observações de buracos negros supermassivos, existentes no centro de galáxias, por serem os menos difíceis de observar, as conclusões podem ser generalizadas a todos os buracos negros. Aqui se incluem aqueles criados pela morte de estrelas de grande massa, como resultado final da sua explosão como supernova, chamados buracos negros estelares. “Ao longo da história do Universo estão a ser criados mais buracos negros que vão ajudar a determinar, ou não, a expansão do Universo a larga escala”, diz José Afonso.

A confirmar-se esta hipótese, não só este seria um primeiro passo para compreender por que o Universo se está a expandir, mas também para explicar porque é que se observam buracos negros tão grandes nas galáxias mais distantes, e portanto logo nas primeiras fases do Universo.

A intenção é observar mais galáxias com buracos negros e perceber melhor como é o seu crescimento, e tentar assim confirmar se esses buracos negros podem ser mesmo a chamada energia escura. Para isso, a equipa irá usar observações com o telescópio espacial James Webb, cuja precisão permitirá verificar se as galáxias observadas neste estudo são de facto inertes ou, pelo contrário, estarão ainda a interagir com galáxias vizinhas e, por essa via, a adquirir novo gás.