Desde que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) iniciou as operações científicas, os astrônomos têm ficado intrigados com o aparecimento de estranhos pontos vermelhos em imagens do universo distante. Cientistas da Universidade de Copenhague identificaram agora o que são esses objetos, revelando a extrema atividade cósmica escondida dentro da densa nuvem de gás ionizado. Suas descobertas foram publicadas a natureza Em 14 de janeiro.
Quando James Webb capturou as suas primeiras imagens a cerca de 1,5 milhões de quilómetros da Terra, em dezembro de 2021, os investigadores rapidamente notaram algo inesperado. Espalhados entre as estrelas e galáxias havia pequenos e inexplicáveis pontos de luz vermelha que não se ajustavam aos modelos existentes do universo primitivo.
Um mistério cósmico do universo primitivo
Apelidados de “pequeno ponto vermelho”, esses objetos apareceram numa época em que o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. Após cerca de um bilhão de anos, eles parecem ter desaparecido de vista. Sua breve aparição levantou uma questão importante: o que eram exatamente essas fontes vermelhas brilhantes?
Uma hipótese inicial sugeria que eram galáxias massivas, brilhantes o suficiente para serem detectadas ao longo de 13 mil milhões de anos de história cósmica. No entanto, essa explicação entra em conflito com o que os cientistas sabem sobre a formação de galáxias. Galáxias tão massivas não deveriam ter existido tão cedo após o Big Bang, pois precisaram de muito mais tempo para se desenvolverem.
Buracos negros escondidos em casulos de gás
Depois de analisar dados da Web durante dois anos, pesquisadores do Cosmic Dawn Center 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 fornecem uma visão rara 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 pensava anteriormente, envoltos num casulo de gás, que consomem para crescer. Este processo gera muito calor, que queima através do casulo. É esta radiação através do casulo que dá aos pequenos pontos vermelhos a sua cor vermelha única,” afirmaram os autores do estudo.
“Eles são muito menos massivos do que se acreditava anteriormente, por isso não precisamos invocar tipos de eventos inteiramente novos para explicá-los”.
A importância da descoberta colocou a equipe do Cosmic Dawn Center na primeira página de uma das revistas científicas mais influentes do mundo, a Nature.
Por que os buracos negros são “comedores bagunceiros”?
Os astrónomos identificaram agora centenas destes pequenos pontos vermelhos, todos buracos negros jovens. Embora estejam entre os buracos negros mais pequenos alguma vez observados, ainda são massivos segundo os padrões quotidianos, pesando até 10 milhões de vezes a massa do Sol e estendendo-se por quase dez milhões de quilómetros de diâmetro.
Os buracos negros crescem puxando gás e poeira próximos. Como seus horizontes de eventos são relativamente curtos, o material que cai torna-se extremamente quente e luminoso antes de cruzar o ponto sem retorno. Este processo libera mais energia do que quase qualquer outro fenômeno conhecido no universo. A intensa radiação empurra o material que chega para fora, em vez de consumi-lo.
“Quando o gás cai em direção a um buraco negro, ele espirala em uma espécie de disco ou funil em direção à superfície do buraco negro. Ele acaba tão rapidamente e é comprimido tão densamente que gera temperaturas de milhões de graus e brilha intensamente. Mas apenas uma quantidade muito pequena do gás que é engolido escapa do buraco negro atrás do buraco negro. É por isso que chamamos os buracos negros de ‘comedores bagunceiros'”, explica Dorrach Watson.
Resolvendo o quebra-cabeça do rápido crescimento do buraco negro
Cada grande galáxia, incluindo a Via Láctea, tem um buraco negro supermassivo no seu centro. A massa de uma de nossas galáxias é cerca de quatro milhões de vezes a do Sol. Apesar da sua importância, os cientistas ainda estão a tentar compreender como é que estes objetos massivos se formaram tão cedo na história cósmica.
As novas descobertas ajudam a explicar como as coisas já poderiam existir exactamente 700 milhões de anos após o Big Bang, algumas atingindo milhares de milhões de vezes a massa do Sol. Estes jovens buracos negros numa fase de rápida acreção preenchem um capítulo que faltava na evolução cósmica observada.
“Capturamos buracos negros jovens no meio do seu surto de crescimento, num ponto que não tínhamos notado antes. O denso casulo de gás que os rodeia fornece o combustível de que necessitam para crescer tão rapidamente,” disse Darrach Watson.
