O Telescópio Espacial James Webb (JWST) está remodelando fundamentalmente a nossa compreensão dos buracos negros supermassivos, as colossais âncoras gravitacionais nos centros das galáxias. Durante décadas, a teoria prevalecente sustentou que estes gigantes cresceram gradualmente, à medida que buracos negros mais pequenos se fundiam ao longo de milhares de milhões de anos. No entanto, observações recentes do JWST estão a descobrir buracos negros no Universo primitivo que são demasiado massivos, demasiado cedo, para se ajustarem a este modelo.
O mistério da formação inicial do buraco negro
Os astrónomos há muito que se questionam sobre como é que os buracos negros supermassivos poderiam atingir milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol tão cedo na história cósmica. A explicação tradicional – a lenta acumulação e fusão de buracos negros de massa estelar – simplesmente não leva em conta o tamanho e a abundância destes objetos observados no universo jovem.
A descoberta de quasares, objetos excepcionalmente brilhantes alimentados pela acumulação de buracos negros supermassivos, apenas 800 milhões de anos após o Big Bang, já sugeria esta discrepância. Agora, o JWST está fornecendo as evidências detalhadas necessárias para refinar nosso entendimento.
Colapso direto e teorias alternativas
Pesquisas emergentes sugerem que vários mecanismos alternativos de formação podem estar em jogo. Uma teoria importante propõe buracos negros de colapso direto, onde aglomerados massivos de gás e poeira colapsam sob sua própria gravidade, formando buracos negros com até um milhão de vezes a massa do Sol em uma única etapa. Esses buracos negros cresceriam então, acumulando matéria rapidamente, tornando-se eventualmente as entidades supermassivas que vemos hoje.
O JWST já identificou vários candidatos que apoiam este modelo, incluindo a galáxia UHZ1, que contém um buraco negro com 40 milhões de massa solar que existia quando o Universo tinha apenas 470 milhões de anos. As emissões infravermelhas e de raios X do UHZ1 alinham-se precisamente com as previsões de um buraco negro em colapso direto.
Outras possibilidades incluem buracos negros primordiais, formados logo após o Big Bang, e buracos negros não exatamente primordiais, surgindo um pouco mais tarde, mas ainda antes das primeiras estrelas. Estes primeiros buracos negros poderiam ter fornecido as sementes para o crescimento posterior, embora a determinação da sua prevalência continue a ser uma área activa de investigação.
Little Red Dots e The Cliff: Novas Descobertas
O JWST também identificou “pequenos pontos vermelhos” – objetos compactos e luminosos que parecem ser buracos negros massivos sem galáxias hospedeiras significativas. O QSO1, observado 700 milhões de anos após o Big Bang, é um exemplo. A sua massa estimada em 50 milhões de sóis está concentrada numa pequena região, com pouco material estelar circundante.
Outro objeto intrigante, apelidado de “The Cliff”, pode ser uma quase estrela: um enorme envelope de gás que envolve um buraco negro supermassivo recém-formado. Os dados do JWST sugerem um aumento acentuado na luz do denso gás hidrogênio, consistente com este modelo.
O futuro da pesquisa sobre buracos negros
As implicações são claras: os buracos negros supermassivos provavelmente não cresceram apenas a partir de buracos menores. Em vez disso, podem ter-se formado através de uma combinação de rápido colapso direto, origens primordiais ou outros mecanismos exóticos. Missões como a Euclid da Agência Espacial Europeia e o Telescópio Espacial Romano da NASA complementarão as descobertas do JWST, ajudando a refinar estes modelos e a determinar as vias dominantes para a formação inicial de buracos negros.
“O universo está repleto de buracos negros supermassivos que se formam muito cedo”, diz Priyamvada Natarajan, astrofísico da Universidade de Yale. “Eu não posso te dizer o quão emocionante isso é.”
Esta revolução na nossa compreensão está apenas a começar, mas aumentam as evidências de que as nossas suposições anteriores sobre os primeiros buracos negros do Universo eram fundamentalmente incompletas.
