JWST: pequenos pontos vermelhos e o enigma do 3DHST-AEGIS-12014

Há alguns anos, quando o JWST (Telescópio Espacial James Webb) começou a observar o Universo primordial, os astrónomos passaram a identificar nas imagens em infravermelho uns objetos estranhos apelidados de “pequenos pontos vermelhos” (LRDs, na sigla em inglês).

São centenas de manchas compactas em desvio para o vermelho muito alto, a distâncias de cerca de 12 bilhões de anos-luz.

Os investigadores estimam que esses objetos tenham começado a se formar por volta de 600 milhões de anos após o Big Bang - ou seja, fazem parte da fase mais inicial do cosmos. Na luz óptica, eles parecem vermelhos; já no ultravioleta, apresentam coloração azul.

Diante disso, a pergunta é inevitável: afinal, o que são esses objetos tão incomuns?

Pequenos pontos vermelhos (LRDs) nas imagens do JWST

As hipóteses sobre a origem e as propriedades dos LRDs são variadas. Uma possibilidade é que sejam a luz emitida por regiões próximas a buracos negros supermassivos, mas encobertos por nuvens densas de gás.

A ideia é atraente, porém não combina totalmente com o aspeto de buracos negros supermassivos que crescem rapidamente nessa mesma época, porque a maioria deles (ao menos até agora) não parece estar escondida por nuvens gasosas.

Hipóteses para a origem dos LRDs e o papel de buracos negros

Há quem proponha que os LRDs sejam algum tipo de galáxia muito precoce, ainda sem explicação clara.

Outra sugestão é que se trate de uma variedade de núcleo galáctico ativo (que quase sempre é alimentado por um buraco negro). As emissões observadas, de facto, apontam nessa direção.

Existe ainda uma explicação alternativa: os LRDs poderiam ser uma classe de estrelas supermassivas pobres em metais, que viveram rapidamente e morreram jovens (pelos padrões estelares). Os astrónomos chamam esse cenário de “estrela de buraco negro”.

Mais recentemente, uma equipa multinacional comparou dados do Observatório de raios X Chandra com um levantamento profundo do JWST e encontrou algo invulgar no regime dos LRDs: um deles a emitir raios X, a cerca de 11,8 bilhões de anos-luz.

A descoberta surpreendeu porque os demais LRDs não parecem produzir raios X.

Batizado de 3DHST-AEGIS-12014, este objeto destaca-se por ser brilhante em raios X - algo que outros LRDs não exibem -, mas que é típico de discos de acreção e jatos associados a buracos negros.

É bastante plausível que esse objeto estranho represente uma ligação entre as “estrelas de buraco negro” e o tipo de buracos negros supermassivos em crescimento que se estabeleceram e prosperaram no Universo inicial.

O que exatamente é 3DHST-AEGIS-12014?

O LRD com emissão em raios X é pequeno, aparenta ser vermelho (como os demais) e também existe numa fase muito precoce do Universo, tal como os seus “irmãos”. No entanto, ao contrário deles, a presença de raios X indica aos astrónomos que este caso é, em algum sentido, diferente.

Até ao momento, a interpretação mais forte é que ele possa ser um objeto de transição que sugere a existência de um buraco negro.

Ainda assim, mesmo que seja de facto uma forma transitória de LRD, isso abre uma série de dúvidas sobre a sua formação, o seu processo evolutivo e qual seria o seu estado final.

“Se pequenos pontos vermelhos são buracos negros supermassivos a crescer rapidamente, por que eles não emitem raios X como outros buracos negros desse tipo?”, disse a coautora Anna de Graaff, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, em Cambridge, Massachusetts.

“Encontrar um pequeno ponto vermelho que parece diferente dos outros dá-nos uma nova visão importante sobre o que pode alimentá-los.”

Investigando fases de transição

No artigo da equipa observacional, os autores sugerem que o LRD de raios X pode estar a evoluir de algo novo para se tornar um dos buracos negros em crescimento do tipo inicial que aparecem espalhados pelo cosmos primordial.

Ele ainda pode estar imerso em nuvens de gás, que normalmente absorveriam ou bloqueariam outras formas de luz. A existência de aberturas irregulares nessas nuvens permitiria que os raios X escapassem em certos momentos, mas não em outros - o que explicaria por que as emissões de raios X de 3DHST-AEGIS-12014 parecem variar ao longo do tempo.

“Se confirmarmos o ponto de raios X como um pequeno ponto vermelho em transição, não só seria o primeiro do seu tipo, como talvez estejamos a ver o coração de um pequeno ponto vermelho pela primeira vez”, disse o coautor Hanpu Liu, da Universidade de Princeton, em Nova Jérsia.

“Também teríamos a evidência mais forte até agora de que o crescimento de buracos negros supermassivos está no centro de parte - se não de toda - a população de pequenos pontos vermelhos.”

Como os LRDs - e, em especial, este - situam-se em épocas muito iniciais do tempo cósmico, é preciso descartar outras explicações.

Pelo menos uma hipótese afirma que 3DHST-AEGIS-12014 seria, na verdade, um buraco negro supermassivo em crescimento no coração de uma galáxia em formação.

Mas ele pode estar envolto por um tipo exótico de poeira que os astrónomos não tinham detetado até agora.

Como ainda restam muitas questões sobre 3DHST-AEGIS-12014, fica claro que serão necessárias mais observações para obter dados variáveis no tempo sobre a sua atividade e a sua evolução.

Este artigo foi publicado originalmente pelo Universe Today. Leia o artigo original.