Essas pequenas galáxias ou estão abarrotadas de estrelas ou abrigam buracos negros gigantescos. Os dados coletados pelos astrônomos continuam a intrigá-los.
Astrônomos explorando o universo distante com o Telescópio Espacial James Webb, o telescópio mais poderoso da NASA, encontraram uma classe de galáxias que desafia até mesmo as criaturas mais habilidosas em mimetismo – como o polvo mímico. Essa criatura pode se passar por outros animais marinhos para evitar predadores. Precisa ser um peixe chato? Sem problemas. Uma cobra marinha? Fácil.
Quando os astrônomos analisaram as primeiras imagens do James Webb das partes remotas do universo, eles avistaram um grupo nunca antes visto de galáxias. Essas galáxias – algumas centenas delas e chamadas de Pequenos Pontos Vermelhos – são muito vermelhas e compactas, e visíveis apenas durante cerca de 1 bilhão de anos de história cósmica. Como o polvo mímico, os Pequenos Pontos Vermelhos confundem os astrônomos, porque eles se parecem com diferentes objetos astrofísicos. Eles são galáxias massivamente pesadas ou de tamanho modesto, cada uma contendo um buraco negro supermassivo em seu núcleo.
No entanto, uma coisa é certa. O típico Pequeno Ponto Vermelho é pequeno, com um raio de apenas 2% do da Via Láctea. Alguns são ainda menores.
Como astrofísico que estuda galáxias distantes e buracos negros, estou interessado em entender a natureza dessas pequenas galáxias. O que alimenta sua luz e o que elas são, realmente”
O concurso de imitação
Os astrônomos analisam a luz que nossos telescópios recebem de galáxias distantes para avaliar suas propriedades físicas, como o número de estrelas que contêm. Podemos usar as propriedades de sua luz para estudar os Pequenos Pontos Vermelhos e descobrir se eles são compostos de muitas estrelas ou se têm um buraco negro dentro deles.
A luz que atinge nossos telescópios varia em comprimento de onda de longas ondas de rádio a raios gama energéticos. Os astrônomos dividem a luz em diferentes frequências e as visualizam com um gráfico, chamado espectro.
Às vezes, o espectro contém linhas de emissão, que são faixas de frequências onde ocorre uma emissão de luz mais intensa. Nesse caso, podemos usar o formato do espectro para prever se a galáxia está abrigando um buraco negro supermassivo e estimar sua massa.
Da mesma forma, estudar a emissão de raios X da galáxia pode revelar a presença de um buraco negro supermassivo.
Como os mestres supremos do disfarce, os Pequenos Pontos Vermelhos aparecem como diferentes objetos astrofísicos, dependendo se os astrônomos escolhem estudá-los usando raios X, linhas de emissão ou outra coisa.
As informações que os astrônomos coletaram até agora dos espectros e linhas de emissão dos Pequenos Pontos Vermelhos levaram a dois modelos divergentes que explicam sua natureza. Esses objetos são galáxias extremamente densas contendo bilhões de estrelas ou hospedam um buraco negro supermassivo.
As duas hipóteses
Na hipótese de apenas estrelas, os Pequenos Pontos Vermelhos contêm quantidades massivas de estrelas – até 100 bilhões de estrelas. Isso é aproximadamente o mesmo número de estrelas que na Via Láctea – uma galáxia muito maior.
Imagine ficar sozinho em uma sala enorme e vazia. Este vasto e silencioso espaço representa a região do universo nas proximidades do nosso sistema solar onde as estrelas estão esparsamente espalhadas. Agora, imagine a mesma sala, mas lotada com toda a população da China.
Esta sala lotada é o que o núcleo dos Pequenos Pontos Vermelhos mais densos pareceria. Esses objetos astrofísicos podem ser os ambientes estelares mais densos em todo o universo. Os astrônomos nem têm certeza se tais sistemas estelares podem existir fisicamente.
Então, há a hipótese do buraco negro. A maioria dos Pequenos Pontos Vermelhos exibe sinais claros da presença de um buraco negro supermassivo em seu centro. Os astrônomos podem dizer se há um buraco negro na galáxia observando grandes linhas de emissão em seus espectros, criadas pelo gás ao redor do buraco negro girando em alta velocidade.
Os astrônomos realmente estimam que esses buracos negros são muito massivos, comparados ao tamanho de suas galáxias hospedeiras compactas.
Os buracos negros normalmente têm uma massa de cerca de 0,1% da massa estelar de suas galáxias hospedeiras. Mas alguns desses Pequenos Pontos Vermelhos abrigam um buraco negro quase tão massivo quanto sua galáxia inteira. Os astrônomos os chamam de buracos negros supermassivos, porque sua existência desafia a proporção convencional normalmente observada em galáxias.
Há outro problema, no entanto. Ao contrário dos buracos negros comuns, aqueles presumivelmente presentes nos Pequenos Pontos Vermelhos não mostram nenhum sinal de emissão de raios X. Mesmo nas imagens mais profundas e de alta energia disponíveis, onde os astrônomos deveriam ser capazes de observar facilmente esses buracos negros, não há vestígios deles.
Poucas soluções e muitas esperanças
O fato de os buracos negros serem muito grandes, ou supermassivos, pode não ser um problema para nossa compreensão do universo, mas sim a melhor indicação de como os primeiros buracos negros do universo nasceram. De fato, se os primeiros buracos negros que já se formaram fossem muito massivos – cerca de 100.000 vezes a massa do Sol – modelos teóricos sugerem que sua proporção de massa do buraco negro para a massa da galáxia hospedeira poderia permanecer alta por um longo tempo após a formação.
Então, como os astrônomos podem descobrir a verdadeira natureza dessas pequenas partículas de luz que estão brilhando no início dos tempos? Como no caso do nosso mestre do disfarce – o polvo – o segredo reside em observar seu comportamento.
Usar o telescópio James Webb e telescópios de raios X mais poderosos para fazer observações adicionais acabará descobrindo uma característica que os astrônomos podem atribuir a apenas um dos dois cenários.
Por exemplo, se os astrônomos detectassem claramente emissão de raios X ou rádio, ou luz infravermelha emitida ao redor de onde o buraco negro pode estar, eles saberiam que a hipótese do buraco negro é a correta.
Assim como nosso amigo marinho pode fingir ser uma estrela do mar, eventualmente ele moverá seus tentáculos e revelará sua verdadeira natureza.
Publicado em 10/09/2024 11h20
Artigo original: