Aqueles estranhos pontos vermelhos nas imagens de James Webb finalmente têm uma explicação

Quando James Webb capturou as suas primeiras imagens em dezembro de 2021 a uma distância de cerca de 1,5 milhões de quilómetros da Terra, os investigadores rapidamente notaram algo inesperado. Espalhados entre estrelas e galáxias estavam pequenos e inexplicáveis ​​pontos vermelhos de luz que não se ajustavam aos modelos existentes do universo primitivo.

Um mistério cósmico no universo primitivo

Esses objetos, apelidados de “pequenos pontos vermelhos”, aparecem durante um período em que o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. Aproximadamente um bilhão de anos depois, eles parecem desaparecer de vista. A sua breve aparição levantou uma questão importante: o que eram exactamente estas fontes vermelhas brilhantes?

Uma ideia 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 grandes não deveriam ter existido tão cedo após o Big Bang, pois requerem muito mais tempo para se desenvolverem.

Buracos negros escondidos em casulos de gás

Depois de analisar os dados de Webb durante dois anos, os 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 crescerem. Este processo gera 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 Darach Watson, um dos principais autores do estudo.

‘”Eles são muito menos massivos do que se acreditava anteriormente, então não precisamos invocar tipos de eventos completamente 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 são “comedores bagunceiros”

Os astrónomos identificaram agora centenas destes pequenos pontos vermelhos, todos eles jovens buracos negros. Embora estejam entre os menores buracos negros já observados, ainda são enormes para os padrões diários, pesando até 10 milhões de vezes a massa do Sol e estendendo-se por cerca de dez milhões de km de diâmetro.

Os buracos negros crescem puxando gás e poeira próximos. Como seus horizontes de eventos são relativamente pequenos, o material que cai para dentro 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 de volta para fora, em vez de permitir que seja engolido.

“Quando o gás cai em direção a um buraco negro, ele desce em espiral em uma espécie de disco ou funil em direção à superfície do buraco negro. Ele acaba indo tão rápido e é comprimido tão densamente que gera temperaturas de milhões de graus e brilha intensamente. Mas apenas uma pequena quantidade do gás é engolida pelo buraco negro. A maior parte dele é expelida de volta dos pólos à medida que o buraco negro gira. É por isso que chamamos os buracos negros de ‘comedores bagunceiros'”, explica Darach Watson.

Resolvendo o quebra-cabeça do rápido crescimento do buraco negro

Cada grande galáxia, incluindo a Via Láctea, contém um buraco negro supermassivo no seu centro. O da 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 os buracos negros supermassivos já poderiam existir apenas 700 milhões de anos após o Big Bang, alguns atingindo massas milhares de milhões de vezes maiores que a do Sol. A observação destes jovens buracos negros durante uma fase de crescimento intenso preenche um capítulo que faltava na evolução cósmica.

“Capturamos os buracos negros jovens no meio do seu surto de crescimento, numa fase que não observávamos antes. O denso casulo de gás que os rodeia fornece o combustível de que necessitam para crescer muito rapidamente,” diz Darach Watson.