Galáxias antigas, coloquialmente conhecidas como “pequenos pontos vermelhos”, revelaram-se um mistério desde que os astrónomos as descobriram, há três anos. Agora, um novo estudo descobriu que as estranhas características dos pequenos pontos vermelhos podem ser explicadas por buracos negros supermassivos disfarçados durante a sua juventude.
Com a ajuda dos US$ 10 bilhões da NASA Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram pela primeira vez as misteriosas partículas de luz conhecidas como pequenos pontos vermelhos no final de 2022. Elas existiram apenas por um curto período de tempo no cosmos, aparecendo pela primeira vez no universo menos de 1 bilhão de anos após o Big Bang e desaparecendo quase completamente após 2 bilhões de anos, explicou o principal autor do estudo, Vadim Rusakov, da Universidade de Manchester, na Inglaterra. (O universo tem atualmente cerca de 13,8 bilhões de anos.)
A descoberta desencadeou um debate acirrado entre os cientistas sobre a identidade dos pequenos pontos vermelhos. Uma possível explicação para estas antigas manchas brilhantes era que eram galáxias extraordinariamente ricas em estrelas. Outra possibilidade era que pequenos pontos vermelhos hospedassem buracos negros supermassivos — a luz nas galáxias pode ter surgido do gás que se tornou superaquecido à medida que avançava em direção à enorme força gravitacional destes buracos negros.
Um problema fundamental com estas possíveis explicações, no entanto, era que ambos os objetos propostos eram demasiado massivos para terem sido formados tão cedo na história do universo. Além disso, buracos negros supermassivos deveriam emitir raios X e ondas de rádio, e os cientistas não detectaram nada disso. pequenos pontos vermelhos.
No novo estudo, os investigadores investigaram 12 galáxias antigas para ter uma melhor noção da natureza dos pequenos pontos vermelhos. A primeira dessas galáxias existia quando o universo tinha apenas 840 milhões de anos.
A análise deles sugeriu que os pequenos pontos vermelhos “são simplesmente muito luminosos e compactos para serem explicados por um grande número de estrelas”, disse Rusakov ao Space.com. “Se fossem puramente compostas por estrelas, seriam as galáxias mais densas do universo.”
Em vez disso, o modelo da equipa de investigação sugeriu que as fontes de luz mais luminosas que examinaram eram tão brilhantes como mais de 250 mil milhões de sóis, mas também com menos de um terço de ano-luz de diâmetro. Isto é muito menor do que uma galáxia – a distância do nosso Sol ao seu vizinho mais próximo, Proxima Centauri, é de cerca de 4,25 anos-luz. Os tamanhos compactos destes pontos incrivelmente brilhantes dentro de pequenos pontos vermelhos sugerem que devem ser buracos negros supermassivos.
O espectro de radiação emitido pelos pequenos pontos vermelhos sugeria que antes do JWST detectar esses raios de luz, eles foram espalhados pelos elétrons em densas nuvens de gás ionizado nos centros dos pequenos pontos vermelhos. Esses casulos prenderiam a maior parte da radiação gerada perto dos buracos negros.
“Estes objetos revelaram-se buracos negros supermassivos, apesar de faltarem quase todas as indicações típicas de buracos negros massivos”, disse Rusakov. “Eles têm um disfarce quase perfeito que remove raios X e emissões de rádio.”
Ao analisar a luz dos pequenos pontos vermelhos, os cientistas calcularam a velocidade do gás emissor de luz dentro da maioria dos pontos como sendo de cerca de 670.000 milhas por hora (1,08 milhões de quilómetros por hora). Assumindo que este gás orbitava os buracos negros nos centros destes pequenos pontos vermelhos, eles poderiam deduzir que os buracos negros tinham provavelmente cerca de 100.000 a 10 milhões de vezes a massa do Sol. Isto é cerca de 100 vezes menos do que as estimativas anteriores sugeriam e está mais próximo do que os investigadores esperariam de jovens buracos negros supermassivos no início da história do cosmos.
“Os nossos resultados implicam, mais importante ainda, que pela primeira vez estamos a observar buracos negros supermassivos no início das suas vidas, possivelmente cedo o suficiente para compreender como nasceram – quer crescendo continuamente a partir de buracos negros mais pequenos ou começando grandes, como buracos negros de massa intermédia que se formaram a partir de fluxos de gás em colapso,” disse Rusakov.
Pesquisas futuras podem esclarecer como nasceram esses buracos negros supermassivos. “Se tivermos sorte, os pequenos pontos vermelhos ainda podem preservar pistas do momento em que foram formados – seja a química dos gases ou alguma propriedade física útil dos buracos negros e dos seus casulos que pode ajudar a diferenciar entre diferentes teorias,” disse Rusakov. “Esta é uma das maiores questões remanescentes na astrofísica e parece que estamos mais perto do que nunca de poder respondê-la.”
Os cientistas detalharam suas descobertas na edição de 15 de janeiro da revista Nature.
