A descoberta de buracos negros muito massivos menos de um bilhão de anos após o Big Bang representa um desafio para os modelos tradicionais de formação e crescimento de buracos negros. Uma nova pesquisa liderada por Yash Aggarwal (University of California, Riverside) propõe que o decaimento da matéria escura pode alterar a história termoquímica das primeiras galáxias, criando condições que favoreçam o colapso direto de nuvens de gás em buracos negros, em vez da formação estelar habitual.
O estudo, publicado no Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, mostra que a matéria escura — que compõe cerca de 85% da matéria do universo — poderia injetar uma quantidade muito pequena de energia no gás primordial e, ainda assim, provocar grandes mudanças químicas. Os autores exemplificam que cada partícula em decaimento precisaria fornecer uma energia equivalente a um bilhão de trilionésima parte da energia de uma única pilha AA para afetar essa química. Modelagens com áxions em decaimento indicaram uma janela de massas entre 24 e 27 eV que cria condições favoráveis ao colapso direto.
Os autores, incluindo Flip Tanedo, James Dent e Tao Xu, observam que antes se pensava que o colapso direto exigia uma coincidência rara, como estrelas vizinhas iluminando o gás. As novas simulações sugerem que o processo pode ser muito mais comum se a matéria escura decair. A pesquisa recebeu apoio da National Science Foundation e de uma UCR Hellman Fellowship, e nasceu de workshops interdisciplinares que vinham debatendo essas ideias desde 2018.
