Buraco negro primordial ajuda a explicar origem dos enigmáticos 'pequenos pontos vermelhos' (IMAGENS)
© Foto / NASA/JPL-Caltech
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Buraco negro estelar recém-identificado pelo JWST, formado 660 milhões de anos após o Big Bang, ajuda a explicar a origem dos enigmáticos "pequenos pontos vermelhos" e revela como esses objetos podem marcar o nascimento de buracos negros supermassivos no Universo primordial.
O buraco negro estelar mais distante já identificado, formado apenas 660 milhões de anos após o Big Bang, tornou-se uma peça-chave para decifrar a origem dos enigmáticos "pequenos pontos vermelhos" vistos pelo Telescópio Espacial James Webb (JWTS, na sigla em inglês).
Logo após o início das operações científicas do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, os astrônomos notaram algo inesperado nos dados: objetos vermelhos que parecem pequenos no céu, localizados no Universo jovem e distante. Conhecidos como "pequenos pontos vermelhos" (LRDs, na sigla em inglês), essa intrigante classe de objetos ainda não é bem compreendida, suscitando novas perguntas e estimulando novas teorias sobre os processos que ocorreram no início do Universo
CC BY 4.0 / NASA, ESA, CSA, STScI, D. Kocevski (Colby College) / Little Red Dots (cropped image)
Esses objetos, detectados pela primeira vez em 2022, intrigam astrônomos por parecerem buracos negros supermassivos em crescimento, envoltos por nuvens densas de gás que imitam o brilho de estrelas vermelhas frias.
A dificuldade em distinguir a luz desses buracos negros da luz de galáxias jovens e tênues tem sido um obstáculo, especialmente porque muitas dessas galáxias são fracas demais para serem resolvidas pelo JWST. Nesse cenário, uma descoberta do programa Mirage or Miracle (MoM) surge como elo perdido: uma estrela com buraco negro cuja luz não está misturada à de nenhuma galáxia hospedeira.
O programa MoM foi criado para identificar fontes "de risco", que podem ser tanto achados extraordinários quanto simples intrusas cósmicas. Ele se concentra em objetos com desvio para o vermelho extremamente alto, equivalentes a épocas em que o Universo tinha pouco mais de 13 bilhões de anos. Foi nesse contexto que surgiu o MoM‑BH*-1, o melhor exemplo já encontrado de uma estrela com buraco negro isolada.
Estrelas como o nosso Sol (E) podem ser consideradas como uma densa bola de gás alimentada por fusão nuclear. Buracos negros (C) geralmente crescem consumindo matéria através de discos de acreção em forma de panqueca. Estrelas com buracos negros (D) representam um novo tipo de objeto astrofísico — buracos negros envoltos em gás denso, de forma que irradiam como estrelas. O denso envelope de gás confere ao buraco negro suas características estelares. Estrelas com buracos negros são mais de 100.000 vezes maiores que o Sol, mas têm um tamanho semelhante ao dos discos de acreção de buracos negros
© Foto / Universidade do Havaí/Rohan Naidu
Por estar sozinha no espaço, toda a luz do MoM‑BH*-1 vem da acreção de matéria pelo buraco negro, que energiza a nuvem ao redor e a faz brilhar de dentro para fora. O espectro observado oferece a evidência mais clara até agora de uma camada de gás alimentando um buraco negro em formação inicial, um processo que até então só podia ser inferido teoricamente.
A estrela com buraco negro está próxima de uma galáxia jovem com o mesmo desvio para o vermelho, e modelos sugerem que ambas devem se fundir em cerca de 100 milhões de anos. Quando isso ocorrer, o espectro resultante deve se parecer muito com o dos pequenos pontos vermelhos já catalogados, reforçando a ideia de que esses objetos são versões evoluídas de estrelas com buracos negros como o MoM‑BH*-1.
Essa conexão ajuda a esclarecer incertezas sobre os pequenos pontos vermelhos, indicando que eles podem ser motores centrais de quasares jovens. Observações recentes mostram que, em alguns casos, a nuvem de gás ao redor do buraco negro começa a se dissipar, revelando a fonte de raios X e marcando uma fase de crescimento acelerado rumo ao quasar.
A busca por entender como buracos negros supermassivos surgiram tão cedo no Universo sempre foi uma das metas centrais do JWST — e os avanços têm sido rápidos. Em apenas quatro anos desde a descoberta dos pequenos pontos vermelhos, quase mil estudos já foram publicados.
