Objeto com o buraco negro mais distante já visto ajuda a resolver mistério dos ‘pontos vermelhos’ do Webb
A estrela de buraco negro mais remota já identificada, observada em um período de menos de 660 milhões de anos após o Big Bang, oferece uma pista crucial para a origem dos intrigantes “pontos vermelhos” presentes nas imagens do universo primitivo capturadas pelo Telescópio Espacial James Webb.
Existe uma concordância crescente de que esses objetos peculiares, descobertos inicialmente em 2022, correspondem a buracos negros supermassivos em formação, cercados por vastas nuvens de gás que exibem espectros semelhantes aos de estrelas frias e avermelhadas, como as gigantes vermelhas. Observações recentes revelaram que alguns desses objetos se encontram no centro de galáxias jovens, cuja luz viajou aproximadamente 12 bilhões de anos para nos alcançar. Devido à sua grande distância e baixa luminosidade, a luz dessas estrelas de buraco negro é desafiadora de separar da luz da galáxia hospedeira, especialmente quando há uma galáxia que pode ser tênue demais para ser detectada pelo James Webb.
Contudo, uma estrela de buraco negro recém-identificada, revelada por meio do programa do James Webb conhecido como pesquisa Mirage or Miracle (MoM), está funcionando como um elo perdido fundamental.
“A pesquisa Mirage or Miracle foi concebida para focar em fontes consideradas ‘arriscadas’, que poderiam ser descobertas extraordinárias ou apenas objetos intrusos, como estrelas frias próximas que se assemelham a galáxias distantes”, afirmou Jorryt Matthee, do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria e um dos pesquisadores da MoM. Em especial, o estudo se concentra em alvos que parecem ser galáxias com alto redshift (próximo de 10 ou mais, indicando uma existência de pelo menos 13,1 bilhões de anos).
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A estrela de buraco negro descoberta pela pesquisa recebeu o nome de MoM-BH*-1 e representa o melhor exemplo até o momento de uma “estrela de buraco negro nua”. Isso significa que os astrônomos têm uma forte convicção de que ela existe de forma isolada no espaço, não inserida em uma galáxia em desenvolvimento. Toda a sua luz é produzida pela acreção de matéria no buraco negro central da nuvem. Embora essa acreção não seja visível devido à nuvem de gás que a obscurece, a luz gerada energiza a nuvem ao redor de dentro, fazendo-a brilhar de forma análoga à energia do sol que irradia suas camadas externas.
“O espectro que detectamos é a nossa melhor prova de um invólucro de gás alimentando um buraco negro em formação inicial”, declarou Rohan Naidu, da Universidade do Havaí, líder da equipe que identificou MoM-BH*-1 e colíder da pesquisa MoM.
Curiosamente, MoM-BH*-1 está localizada próxima a uma galáxia jovem com o mesmo redshift, e as projeções indicam que levará mais 100 milhões de anos para que a estrela de buraco negro colida e se funda com essa galáxia. A equipe de Naidu e Matthee simulou como seria o espectro da galáxia após essa fusão com MoM-BH*-1 e constatou que ele se assemelharia bastante aos pontos vermelhos já conhecidos dentro de galáxias.
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Como a descoberta da MoM-BH*-1 ajuda a entender os quasares primordiais
“Considerar a estrela de buraco negro como um modelo para o componente de buraco negro dos pontos vermelhos ajuda a esclarecer muitas das incertezas a respeito deles”, disse Matthee. “Se inseridas em galáxias hospedeiras semelhantes, estrelas de buraco negro como MoM-BH*-1 podem de fato atuar como os motores centrais de quasares embrionários.”
Assim, MoM-BH*-1 oferece evidências robustas de que o objeto central em galáxias tênues que contêm os pontos vermelhos é uma estrela de buraco negro. Observações recentes de alguns pontos vermelhos com redshifts menores revelaram que a nuvem de gás em torno do buraco negro começa a se dissipar, expondo o buraco negro e os raios-X gerados pela acreção de gás. Esses buracos negros demonstram um crescimento acelerado, e os ambientes que circundam esses buracos negros ativos tornam-se altamente luminosos, resultando na formação de um quasar.
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“Os astrônomos nunca deixaram de ter imaginação: desde a descoberta dos quasares, não faltaram teorias para explicar como esses buracos negros cresceram tão massivos e rapidamente”, disse Naidu. “Algo espetacular deve ter ocorrido no universo primitivo. Agora, com o James Webb, podemos observar diretamente essa era e verificar quais cenários realmente aconteceram.”
Compreender a formação de buracos negros supermassivos e se eles antecederam as galáxias que os cercam era um dos objetivos científicos primordiais do James Webb antes de seu lançamento. Nesse aspecto, o telescópio tem sido extremamente bem-sucedido. Apesar de os pontos vermelhos terem sido descobertos há apenas quatro anos, a pesquisa sobre eles e as estrelas de buraco negro está em ritmo acelerado, com novas descobertas surgindo quase semanalmente.
“Estes são tempos incrivelmente emocionantes, com quase mil artigos e pré-publicações sobre os pontos vermelhos nos últimos dois a três anos”, afirmou Matthee. “Longe de ser uma miragem, isso pode muito bem ser um milagre cósmico.”
