Uma das muitas surpresas descobertas pelo Telescópio Espacial James Webb é uma grande população de pequenos objetos intensamente vermelhos, conhecidos como Pequenos Pontos Vermelhos. A sua verdadeira natureza permaneceu obscura. Agora, novas simulações conduzidas com o supercomputador ATERUI III do Japão sugerem que estes objetos podem ser buracos negros em rápido crescimento que aproveitaram as condições do universo primitivo que não existem hoje.
As descobertas não requerem física incomum ou eventos altamente improváveis. Em vez disso, as simulações indicam que os Pequenos Pontos Vermelhos podem ter surgido naturalmente a partir da atmosfera do jovem Universo, onde os buracos negros foram capazes de crescer a taxas extraordinárias.
simulação do universo primitivo
A pesquisa foi liderada por Sunmyeon Chon, do Instituto Max Planck de Astrofísica. A equipe usou o supercomputador ATERUI III do Observatório Astronômico Nacional do Japão para realizar a simulação cosmológica mais detalhada do universo primitivo até o momento.
As simulações começaram na escala de uma galáxia jovem e depois focaram-se gradualmente em regiões mais pequenas, chegando eventualmente a nuvens individuais de gás. Esta abordagem exigente exigia o poder computacional de alta resolução do ATERUI III.
Os resultados sugerem que a intensa radiação ultravioleta distante (FUV) de galáxias próximas pode impedir a formação de estrelas normais dentro de algumas nuvens de gás. Em vez de se decompor em muitas estrelas mais pequenas, o gás pode colapsar numa única estrela supermassiva.
Essa estrela massiva pode então entrar em colapso e criar uma semente de buraco negro.
Os buracos negros estão crescendo a uma velocidade tremenda
Depois que essas sementes de buraco negro se formam, as simulações sugerem que elas podem estar rodeadas por um disco espesso de gás denso. Estes ambientes ricos em gás bloqueiam a radiação e permitem que os buracos negros consumam material de forma mais eficiente do que os buracos negros do universo moderno.
Nestas condições, os buracos negros poderiam crescer dezenas de vezes mais rápido do que hoje.
As propriedades destes buracos negros simulados são muito semelhantes às dos Little Red Dots (LRDs) observados pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST). Esta semelhança sugere que os misteriosos objetos vermelhos podem representar os estágios iniciais do crescimento extremamente rápido dos buracos negros.
Um antigo mistério do buraco negro
Os astrônomos lutaram durante anos para explicar como os buracos negros supermassivos apareceram tão cedo na história cósmica. Alguns destes buracos negros têm milhões ou milhares de milhões de vezes a massa do Sol, mas existiram menos de 600 milhões de anos após o Big Bang.
Esperava-se que o JWST ajudasse a resolver este quebra-cabeça, detectando menos galáxias e mais distantes do que os telescópios anteriores.
Como a luz viaja a uma velocidade finita, olhar para objetos muito distantes também significa olhar para o passado. Se uma galáxia estiver a 11 mil milhões de anos-luz de distância, a sua luz terá de viajar 11 mil milhões de anos antes de chegar à Terra. Então o que vemos é a galáxia tal como apareceu há 11 mil milhões de anos. O mesmo princípio se aplica a uma galáxia a 12 mil milhões de anos-luz de distância, cuja luz tem 12 mil milhões de anos.
O JWST pode olhar para muito mais atrás no tempo do que os observatórios anteriores, dando aos astrónomos uma visão sem precedentes do jovem Universo.
O pequeno ponto vermelho pode conter a resposta
Em vez de resolver imediatamente o mistério do crescimento inicial do buraco negro, o JWST revelou algo inesperado: uma grande população de pequenos objetos extremamente vermelhos que os investigadores começaram a chamar de Pequenos Pontos Vermelhos (LRDs).
Novas simulações mostram que esses objetos podem, na verdade, estar faltando peças do quebra-cabeça.
De acordo com o modelo, as condições necessárias para que esses buracos negros se formassem e crescessem rapidamente evoluíram naturalmente no início do universo. Nenhuma noção estrangeira ou rara coincidência foi necessária. Isso também pode ajudar a explicar por que os pequenos pontos vermelhos aparecem tão comuns nas observações do JWST.
À medida que o JWST continua a descobrir mais LRDs e os futuros telescópios se aprofundam ainda mais na história do universo, este modelo poderá dar aos astrónomos uma estrutura valiosa para compreender como alguns dos primeiros buracos negros do universo se formaram, cresceram e ajudaram a moldar a evolução do universo.
