Os maiores buracos negros do universo podem não se formar diretamente a partir do colapso de estrelas, como sugerem os modelos tradicionais. Um estudo conduzido por pesquisadores da Universidade de Cardiff indica que essas estruturas podem crescer por meio de múltiplas fusões em ambientes extremamente densos.

A pesquisa analisou sinais de ondas gravitacionais e utilizou dados do catálogo GWTC-4, que reúne mais de 150 detecções de colisões. Os resultados foram publicados na revista Nature Astronomy na última quinta-feira, 7.

Ondas gravitacionais revelam nova pista

A análise identificou dois grupos principais de buracos negros. O primeiro reúne objetos de menor massa, compatíveis com a formação a partir do colapso de estrelas massivas. Já o segundo grupo inclui buracos negros mais pesados, cujas características sugerem uma origem diferente.

De acordo com o estudo, esses objetos mais massivos apresentam padrões de rotação que indicam fusões sucessivas. Esse comportamento é consistente com cenários em que as estruturas cósmicas colidem repetidamente dentro de aglomerados estelares densos — processo que levou pesquisadores a descrevê-los como “Frankensteins cósmicos”, construídos a partir de múltiplas fusões ao longo do tempo.

Como buracos negros crescem em colisões

Os pesquisadores apontam que esse processo ocorre principalmente em regiões onde as estrelas estão extremamente concentradas. Nesses ambientes, as interações gravitacionais aumentam a probabilidade de colisões entre buracos negros.

Com isso, objetos formados a partir do colapso estelar podem se fundir e dar origem a buracos negros maiores, que continuam participando de novas fusões ao longo do tempo. Por esse comportamento de crescimento contínuo, esses sistemas também são descritos como “recicladores cósmicos”.

A 'lacuna de massa' dos buracos negros

O trabalho também reforça a existência da chamada “lacuna de massa”, uma faixa prevista pela astrofísica em que buracos negros não deveriam se formar diretamente a partir de estrelas.

Essa falha ocorre porque estrelas muito massivas tendem a ser completamente destruídas em explosões, sem deixar remanescentes. No entanto, os pesquisadores identificaram buracos negros com massas próximas ou dentro dessa faixa, em torno de 45 vezes a massa do Sol.

Segundo o estudo, esses objetos podem ter sido formados por fusões anteriores, o que explicaria sua presença nessa região considerada incomum.

Além de investigar a origem dos buracos negros mais massivos, os resultados também contribuem para o estudo da evolução estelar. A análise da distribuição de massas e rotações pode ajudar a compreender processos físicos que ocorrem no interior de estrelas massivas.

Os cientistas indicam que observações futuras de ondas gravitacionais podem ampliar esse entendimento, permitindo testar modelos sobre formação estelar e dinâmica de aglomerados.