Desde que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) começou suas operações científicas, os astrônomos ficaram intrigados com estranhas manchas vermelhas aparecendo em suas imagens do universo distante. Cientistas da Universidade de Copenhague agora identificaram o que são esses objetos, revelando uma atividade cósmica extrema oculta dentro de densas nuvens de gás ionizado. Suas descobertas foram publicadas na Nature em 14 de janeiro.
Quando o James Webb capturou suas primeiras imagens em dezembro de 2021, a uma distância de cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, os pesquisadores rapidamente notaram algo inesperado. Espalhadas entre estrelas e galáxias estavam pequenos pontos de luz vermelha inexplicáveis que não se encaixavam nos modelos existentes do universo primitivo.
Um Mistério Cósmico no Universo Primordial
Esses objetos, apelidados de “pequenos pontos vermelhos”, aparecem durante um período em que o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. Cerca de um bilhão de anos depois, eles parecem desaparecer da vista. Sua breve aparição levantou uma grande questão: o que exatamente eram essas fontes vermelhas brilhantes?
Uma ideia inicial sugeriu que se tratavam de galáxias massivas o suficiente para serem detectadas a partir de 13 bilhões de anos de história cósmica. No entanto, essa explicação conflitou com o que os cientistas sabem sobre a formação de galáxias. Essas grandes galáxias não deveriam existir tão cedo após o Big Bang, pois exigem muito mais tempo para se desenvolver.
Buracos Negros Escondidos em Cocô de Gás
Após analisar os dados do Webb por dois anos, os pesquisadores do Centro Cosmic Dawn do Instituto Niels Bohr chegaram a uma conclusão diferente. Os pontos vermelhos são alimentados por buracos negros, os objetos mais extremos conhecidos no universo. Estas observações oferecem uma rara visão de como os primeiros buracos negros se formaram e começaram a crescer.
“Os pequenos pontos vermelhos são buracos negros jovens, cem vezes menos massivos do que se acreditava anteriormente, envoltos em um casulo de gás, que eles estão consumindo para crescer. Esse processo gera um calor enorme, que brilha através do casulo. Essa radiação que passa pelo casulo é o que confere aos pequenos pontos vermelhos sua cor única”, diz o Professor Darach Watson, um dos autores principais do estudo.
“Eles são muito menos massivos do que se acreditava anteriormente, então não precisamos invocar tipos completamente novos de eventos para explicá-los.”
A importância da descoberta fez com que a equipe do Centro Cosmic Dawn aparecesse na capa da Nature, uma das revistas científicas mais influentes do mundo.
Por Que os Buracos Negros São “Comedores Desajeitados”
Astrônomos já identificaram centenas desses pequenos pontos vermelhos, todos eles buracos negros jovens. Embora sejam alguns dos menores buracos negros já observados, ainda são enormes em padrões cotidianos, pesando até 10 milhões de vezes a massa do Sol e se estendendo por cerca de dez milhões de km.
Os buracos negros crescem atraindo gás e poeira circundantes. Como seus horizontes de eventos são relativamente pequenos, o material que cai em direção a eles se torna extremamente quente e brilhante antes de cruzar o ponto sem retorno. Esse processo libera mais energia do que quase qualquer outro fenômeno conhecido no universo. A radiação intensa empurra grande parte do material que chega de volta para fora, em vez de permitir que seja engolido.
“Quando o gás cai em direção a um buraco negro, ele se espirala em um tipo de disco ou funil em direção à superfície do buraco negro. Ele acaba indo tão rápido e sendo comprimido de forma tão densa que gera temperaturas de milhões de graus e brilha intensamente. Mas apenas uma quantidade muito pequena do gás é engolida pelo buraco negro. A maior parte é expelida de volta pelas polos enquanto o buraco negro gira. É por isso que chamamos os buracos negros de ‘comedores desajeitados'”, explica Darach Watson.
Resolvendo o Quebra-Cabeça do Crescimento Rápido de Buracos Negros
Toda grande galáxia, incluindo a Via Láctea, contém um buraco negro supermassivo em seu centro. O que está em nossa galáxia tem uma massa cerca de quatro milhões de vezes a do Sol. Apesar de sua importância, os cientistas ainda estão tentando entender como esses enormes objetos se formaram tão cedo na história cósmica.
As novas descobertas ajudam a explicar como buracos negros supermassivos poderiam já existir apenas 700 milhões de anos após o Big Bang, alguns alcançando massas bilhões de vezes maiores que a do Sol. Observar esses buracos negros jovens durante uma fase intensa de crescimento preenche um capítulo ausente da evolução cósmica.
“Capturamos os buracos negros jovens no meio de seu surto de crescimento em um estágio que ainda não havíamos observado. O denso casulo de gás ao seu redor fornece o combustível de que precisam para crescer rapidamente”, diz Darach Watson.
