(Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech)
A “estrela buraco negro” mais distante já encontrada, que existiu no universo menos de 660 milhões de anos após o Big Bang, forneceu uma pista chave para a origem dos misteriosos “pequenos pontos vermelhos” que povoam as imagens do Universo primitivo do Telescópio Espacial James Webb.
O consenso parece ser que estes objetos bizarros, descobertos pela primeira vez em 2022, estão a crescer buracos negros supermassivos incrustados em enormes nuvens de gás cujos espectros se assemelham aos de estrelas vermelhas e frias, como Gigantes vermelhos. Recentemente, os astrónomos descobriram que alguns destes objetos estão colocados dentro do meio desde jovem galáxias cuja luz viajou cerca de 12 mil milhões de anos (mais ou menos mil milhões) para chegar até nós. Devido à sua distância e tênue, é difícil distinguir a luz das estrelas dos buracos negros da luz de uma galáxia circundante, especialmente quando sabemos que provavelmente existe uma galáxia lá que é demasiado ténue para o fazer. JWST para resolver.
No entanto, uma estrela de buraco negro recém-descoberta sob um programa JWST chamado Mirage ou Miracle (MoM) está agindo como uma espécie de elo perdido.
“A pesquisa Mirage ou Miracle foi projetada especificamente para fontes consideradas ‘arriscadas’, o que significa que podem ser descobertas surpreendentes ou apenas intrusos, como algumas estrelas frias próximas que se parecem com galáxias distantes”, disse Jorryt Matthee, do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria e co-investigador da pesquisa MoM, em um comunicado. A investigação centra-se particularmente em objetos que dão a impressão de que podem ser muito altos Desvio para o vermelho galáxias (aproximadamente um desvio para o vermelho de 10 ou mais, correspondendo à existência há pelo menos 13,1 bilhões de anos).
A estrela do buraco negro encontrada na pesquisa chama-se MoM-BH*-1 e é o melhor exemplo até agora de uma estrela de buraco negro “nua”, o que significa que os astrónomos têm quase a certeza de que ela existe sozinha no espaço e não dentro de uma galáxia em desenvolvimento. Isto significa que toda a sua luz é produzida por acréscimo no buraco negro no centro da nuvem. Embora não possamos ver esta coleção devido ao obscurecimento da nuvem de gás, esta luz energiza a nuvem circundante a partir de dentro, fazendo-a brilhar da mesma forma que a energia gerada dentro dela. Sol faz com que suas camadas externas brilhem.
“O espectro que descobrimos é a nossa melhor evidência de que um manto de gás está alimentando um buraco negro em formação inicial”, disse Rohan Naidu, da Universidade do Havaí, que liderou a equipe que descobriu MoM-BH*-1 e co-líder da investigação MoM, no comunicado.
Curiosamente, MoM-BH*-1 está localizado perto de uma galáxia jovem com o mesmo desvio para o vermelho e as estimativas sugerem que serão necessários mais 100 milhões de anos para que a estrela do buraco negro colida com a galáxia e se funda. A equipe de Naidu e Matthee modelou como seria o espectro da galáxia após sua fusão com MoM-BH*-1 e descobriu que seria muito semelhante aos pequenos pontos vermelhos já conhecidos nas galáxias.
“Considerar a estrela do buraco negro como um modelo para o componente do buraco negro de pequenos pontos vermelhos ajuda a esclarecer muitas das incertezas sobre eles”, disse Matthee. “Se incorporados em galáxias hospedeiras semelhantes, buracos negros como MoM-BH*-1 poderiam muito bem servir como motores centrais para bebés.” Quasares.”
Desta forma, MoM-BH*-1 fornece fortes evidências de que o objeto no coração das galáxias ténues, que inclui pequenos pontos vermelhos, é uma estrela de buraco negro. Observações atuais Alguns pequenos pontos vermelhos em redshifts mais baixos mostraram que a nuvem de gás em torno do buraco negro está a começar a decair, expondo o buraco negro e os raios X produzidos pela acumulação de gás sobre ele. Estes buracos negros parecem estar a crescer rapidamente e os arredores destes buracos negros activos tornam-se altamente luminosos, formando um quasar.
“Nunca faltou imaginação aos astrónomos: desde a descoberta dos quasares, não faltaram teorias para explicar como é que estes buracos negros se tornaram tão massivos tão rapidamente”, disse Naidu. “Algo espetacular deve ter acontecido no universo primitivo. Agora, com o JWST podemos observar esta era diretamente e ver por nós mesmos quais cenários realmente ocorrem.”
Aprender como os buracos negros supermassivos se formaram e se são mais antigos que as galáxias que os rodeiam era um dos principais objetivos científicos do JWST antes do seu lançamento. Isto tem sido extremamente bem-sucedido até agora. Embora pequenos pontos vermelhos tenham sido descobertos há apenas quatro anos, o estudo deles e das estrelas dos buracos negros está ganhando impulso, com novas descobertas surgindo quase semanalmente.
“Estes são tempos incrivelmente emocionantes, com quase mil artigos e pré-impressões em pequenos pontos vermelhos nos últimos dois ou três anos”, disse Matthee. “Isto não é uma miragem, pode muito bem ser um milagre cósmico.”
Os resultados foram publicados em 13 de agosto na revista Nature.
