Pesquisadores executaram simulações da dinâmica estelar no início do cosmos e encontraram aglomerados tão compactos que as estrelas interagiam fisicamente com frequência. Essas interações têm resultados distintos: colisões de alta velocidade tendem a destruir as estrelas, enquanto encontros mais lentos favorecem fusões sucessivas que aumentam a massa de um mesmo objeto.
Fusões repetidas e estrelas gigantes
Nos modelos, repetidas fusões dentro de um mesmo aglomerado podem resultar na formação de uma única estrela gigantesca, com massa equivalente à soma de várias estrelas do grupo. "Talvez o resultado mais estranho de nossas simulações seja que as estrelas podem se fundir repetidamente até formar uma única estrela gigantesca com massa igual à de um aglomerado inteiro", disse Claire Williams, da UCLA. Quando uma estrela assim atinge o fim de sua vida, os modelos indicam que ela pode colapsar diretamente em um buraco negro muito maior que o habitual.
Do stellar-mass aos gigantes supermassivos
Em condições normais, o colapso de uma estrela massiva gera um buraco negro com massa entre cerca de 10 e 100 vezes a do Sol. Buracos negros supermassivos, por outro lado, têm massas de milhões a bilhões de sóis. Entre esses extremos existem os chamados buracos negros de massa intermediária, com massas entre ~100 e 100.000 vezes a do Sol; segundo a equipe, fusões em aglomerados primordiais criariam justamente esses alvos intermediários, que funcionariam como sementes para crescimento acelerado.
Ligação com os "Little Red Dots"
O telescópio James Webb vem identificando objetos muito compactos e avermelhados no universo distante, apelidados de "Little Red Dots". Há propostas diversas para sua natureza; a nova pesquisa sugere que muitos deles sejam aglomerados estelares caóticos onde as colisões e fusões descritas acima estariam em curso, levando à formação de buracos negros intermediários. "Nossa pesquisa conecta várias perspectivas e pode ajudar a ver mais do 'elefante' que é o Little Red Dot", afirmou Smadar Naoz, também da UCLA.
Os modelos ajudam a explicar por que esses pontos vermelhos parecem desaparecer antes que o universo complete 2 bilhões de anos: à medida que o cosmos se expande e esfria, as regiões caóticas de formação estelar se reorganizam em estruturas mais estáveis, tornando menos provável a sequência de fusões que gerou as estrelas ultramassivas.
Os autores também destacam que ambientes do universo atual, como núcleos galácticos já dominados por buracos negros supermassivos, não replicam esse processo: a gravidade forte acelera as estrelas em órbita, tornando colisões mais rápidas e destrutivas, em vez de produtivas para fusões graduais.
A pesquisa foi publicada em 26 de outubro no Astrophysical Journal.
