Desde que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) iniciou as operações científicas, os astrónomos têm ficado intrigados com os estranhos pontos vermelhos que aparecem nas suas imagens do universo distante. Cientistas da Universidade de Copenhague determinaram o que são esses objetos ao descobrirem atividade cósmica extrema escondida dentro de densas nuvens de gás ionizado. Seus resultados foram publicados em Natureza 14 de janeiro.
Quando James Webb tirou as suas primeiras fotografias a uma distância de 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 estavam pequenos e inexplicáveis pontos vermelhos de luz que não se ajustavam aos modelos existentes do universo primitivo.
Mistério cósmico no universo primitivo
Esses objetos, apelidados de “pequenos pontos vermelhos”, aparecem quando o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. Após cerca de um bilhão de anos, eles parecem ter desaparecido de vista. A sua breve aparição levantou uma questão importante: o que eram exactamente estas fontes vermelhas brilhantes?
Uma ideia inicial sustentava que eram galáxias massivas, brilhantes o suficiente para serem detectáveis ao longo de 13 mil milhões de anos de história cósmica. No entanto, esta explicação contradiz o que os cientistas sabem sobre a formação de galáxias. Galáxias deste tamanho não deveriam ter existido tão cedo após o Big Bang, pois demoram muito mais tempo a desenvolver-se.
Buracos negros escondidos em casulos de gás
Depois de analisar os dados de Webb 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 oferecem 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 cria um calor enorme que brilha através do casulo. Esta radiação através do casulo é o que dá aos Pequenos Pontos Vermelhos a sua cor vermelha única,” diz o professor Darrah Watson, um dos principais autores do estudo.
“Eles são muito menos massivos do que se pensava anteriormente, por isso não precisamos desencadear tipos de eventos inteiramente novos para explicá-los”.
A importância da descoberta colocou a equipe do Cosmic Dawn Center na primeira página da Nature, uma das revistas científicas mais influentes do mundo.
Por que os buracos negros “comem sujeira”
Os astrónomos identificaram agora centenas destes pequenos pontos vermelhos, todos eles jovens buracos negros. Embora estejam entre os buracos negros mais pequenos alguma vez observados, ainda são enormes segundo os padrões convencionais, pesando até 10 milhões de vezes a massa do Sol e estendendo-se por cerca de dez milhões de quilómetros de diâmetro.
Os buracos negros crescem sugando gás e poeira. Como seus horizontes de eventos são relativamente curtos, o material que cai torna-se extremamente quente e brilhante 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 grande parte do material que chega para fora, em vez de permitir que seja absorvido.
“À medida que o gás cai em direção ao buraco negro, ele espirala em forma de disco ou funil em direção à superfície do buraco negro. Ele acaba se movendo tão rápido e se comprimindo tanto que cria temperaturas de milhões de graus e brilha intensamente. Mas apenas uma pequena quantidade de gás é engolida por um buraco negro. A maior parte dele é expelida para longe dos pólos à medida que o buraco negro gira. É por isso que o chamamos de negros. Os buracos negros são “comedores desleixados”, explica Darach Watson.
Resolvendo o quebra-cabeça do buraco negro em rápido crescimento
Cada grande galáxia, incluindo a Via Láctea, contém um buraco negro supermassivo no seu centro. Um deles em nossa galáxia tem uma massa cerca de quatro milhões de vezes a do Sol. Apesar da sua importância, os cientistas ainda estão a tentar compreender como é que estes enormes objetos se formaram tão cedo na história cósmica.
As novas descobertas ajudam a explicar como poderiam existir buracos negros supermassivos 700 milhões de anos após o Big Bang, alguns dos quais atingiram milhares de milhões de vezes a massa do Sol. A observação destes jovens buracos negros durante a sua fase de rápido crescimento preenche um capítulo que faltava na evolução cósmica.
“Capturamos buracos negros jovens no meio do seu surto de crescimento, numa fase que nunca tínhamos visto antes. O denso casulo de gás que os rodeia fornece o combustível de que necessitam para crescer muito rapidamente,” afirma Darach Watson.
