Usando o poderoso Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos descobriram um notável buraco negro supermassivo de um período do cosmos primitivo conhecido como “meio-dia cósmico”, aproximadamente 4 bilhões de anos após o Big Bang. Esta descoberta lança nova luz sobre como estes gigantes, milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol, crescem até tamanhos tão imensos.
O mistério dos “pequenos pontos vermelhos”
O JWST tem revelado uma nova classe de objetos intrigantes no universo primitivo, apelidados de “pequenos pontos vermelhos”. Estas são pequenas partículas de luz brilhantes que só recentemente foram detectadas graças aos avançados recursos infravermelhos do JWST. Embora o seu nome sugira um tamanho pequeno, uma descoberta recente, apelidada de “BiRD” (Big Red Dot), está longe de ser diminuta – possuindo uma massa equivalente a 100 milhões de sóis.
Como os buracos negros brilham
Os próprios buracos negros não emitem luz; sua intensa gravidade prende qualquer um que caia. No entanto, quando cercados por matéria abundante e se alimentando ativamente, eles criam objetos incrivelmente brilhantes chamados quasares. A luz destes quasares pode viajar grandes distâncias, tendo a luz do BiRD viajado mais de 10 mil milhões de anos para chegar à Terra.
Localizando BiRD
O BiRD foi identificado na mesma região do céu que um quasar anteriormente conhecido, J1030+0524 (J1030), um buraco negro supermassivo que já se alimenta de matéria e localizado a cerca de 12,5 mil milhões de anos-luz de distância. A equipa de investigação do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) analisou inicialmente imagens e espectros do instrumento Near-Infrared Camera (NIRCam) do JWST, detectando um ponto invulgar de luz infravermelha que não tinha sido revelado por observações anteriores de raios-X e rádio.
“A partir das imagens calibradas, foi desenvolvido um catálogo das fontes presentes no campo”, explicou Federica Loiacono, líder da equipa e investigadora do INAF. “Foi lá que notamos o BiRD: um objeto brilhante e pontiagudo, que, no entanto, não era uma estrela e não aparecia nos catálogos existentes de raios X e rádio.”
Analisando o Espectro: Desvendando Segredos
A análise do espectro do BiRD pela equipe, uma análise detalhada dos comprimentos de onda da luz, forneceu informações cruciais. Diferentes elementos absorvem e emitem luz em frequências específicas, deixando “impressões digitais” únicas no espectro. Isto permitiu aos investigadores identificar a presença de hidrogénio e hélio no ambiente do BiRD.
“Encontramos sinais claros de hidrogênio – em particular a linha chamada Paschen gama, uma assinatura luminosa que revela a presença de hidrogênio ionizado – e hélio, também visível na absorção”, disse Loiacono. Esta análise espectral também forneceu uma estimativa da distância e massa do BiRD.
O que torna o BiRD único?
Pequenos pontos vermelhos, em geral, continuam sendo um quebra-cabeça cósmico. Abundam as teorias, incluindo a possibilidade de representarem um novo tipo de objeto celeste chamado “estrelas de buraco negro”. No entanto, a ausência de fortes emissões de raios X destes objetos é desconcertante, uma vez que se espera que buracos negros vorazes produzam raios X intensos. Uma possível explicação é que estes objetos ainda estão envoltos por espessas camadas de gás e poeira, absorvendo a radiação de raios X enquanto permitem a passagem da luz infravermelha.
BiRD é particularmente notável porque suas propriedades se assemelham a apenas dois outros pequenos pontos vermelhos conhecidos que exibem características espectrais semelhantes. Isso sugere que eles pertencem à mesma família de objetos.
Repensando a evolução do buraco negro
A descoberta do BiRD e da sua família pode exigir uma reavaliação de como os buracos negros supermassivos crescem e evoluem. Cálculos anteriores sugeriam que estes objetos deveriam ter-se tornado menos comuns há cerca de 11 mil milhões de anos. No entanto, os cálculos desta equipa indicam uma abundância surpreendente de pequenos pontos vermelhos durante o “meio-dia cósmico”, desafiando essa suposição.
“O desafio agora é estender o estudo a um número maior de LRDs próximos, que possamos estudar com mais detalhes do que os distantes, para construir um quadro mais completo”, concluiu Loiacono. “O JWST abriu uma nova fronteira na astrofísica extragaláctica, revelando objetos que nem suspeitávamos que existiam, e estamos apenas no início desta aventura.”
A descoberta do BiRD sublinha o poder do Telescópio Espacial James Webb na revelação de detalhes nunca antes vistos sobre o Universo primitivo e os seus habitantes, levando a uma compreensão mais profunda da formação e evolução de buracos negros massivos.
