Telescópio James Webb identifica buraco negro que pode revelar a verdade sobre os misteriosos ‘pontinhos vermelhos’ do universo primitivo

Uma das maiores charadas da astronomia moderna pode estar prestes a ser decifrada por um único objeto cósmico extraordinário. Um buraco negro singular, batizado informalmente de ‘ponto de raios-X’ (XRD, na sigla em inglês), emergiu como a chave para desvendar a identidade dos chamados ‘pontinhos vermelhos’ — estruturas enigmáticas detectadas pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) no universo primitivo, a aproximadamente 12 bilhões de anos-luz de distância.

Os ‘pontinhos vermelhos’ (LRDs, do inglês little red dots) foram avistados pela primeira vez logo após o JWST iniciar suas operações científicas em 2022. Nos anos seguintes, o telescópio catalogou centenas dessas antiguidades compactas e curiosas, que exibem uma coloração avermelhada em parte porque sua luz sofreu desvio para o vermelho — esticada em comprimentos de onda mais longos enquanto viajava por bilhões de anos-luz de espaço-tempo em expansão até chegar aos instrumentos de detecção.

O comportamento temporal dessas estruturas é igualmente desconcertante: elas parecem ter surgido cerca de 600 milhões de anos após o Big Bang e então desaparecido em sua maioria ao longo do bilhão de anos seguinte. Essa efemeridade cósmica intrigou profundamente a comunidade astronômica, que nunca conseguiu classificá-las com precisão.

O novo objeto em questão, formalmente denominado 3DHST-AEGIS-12014, permanecia oculto em dados coletados pelo Observatório de Raios-X Chandra, da NASA, há mais de uma década. Sua importância só foi revelada recentemente, depois que o JWST observou o mesmo campo cósmico, conectando os pontos entre dois conjuntos de dados separados por anos. O estudo descrevendo a descoberta foi publicado em 16 de março no periódico The Astrophysical Journal Letters.

‘É sempre maravilhoso ver dados de arquivo ajudando a resolver mistérios que eram completamente desconhecidos quando os dados foram coletados pela primeira vez’, disse Anthony Taylor, astrofísico da Universidade do Texas em Austin que não participou do estudo, ao portal Live Science. ‘Este é um exemplo claro de programas científicos legados que continuam a fornecer valor científico tanto em seu lançamento inicial quanto muito tempo depois.’

A principal diferença entre o XRD e os LRDs convencionais reside em algo aparentemente simples, mas cosmicamente revelador: o XRD emite raios-X de forma intensa, enquanto os pontinhos vermelhos comuns não o fazem. Essa anomalia aprofundou o mistério, pois buracos negros ativos normalmente emitem raios-X de suas coroas caóticas, onde a matéria em queda atinge velocidades próximas à da luz e temperaturas extremas.

‘Se os pontinhos vermelhos são buracos negros supermassivos em rápido crescimento, por que eles não emitem raios-X como outros buracos negros desse tipo?’, questionou Anna de Graaff, astrofísica do Centro Harvard e Smithsonian de Astrofísica e coautora do estudo, em comunicado oficial. A resposta proposta pela pesquisa é tão elegante quanto perturbadora: os raios-X podem estar sendo bloqueados por casulos densos de gás que envolvem os LRDs.

O XRD oferece evidências concretas desse processo. À medida que o buraco negro em seu núcleo devora o gás circundante, ele abre buracos em seu casulo, criando linhas de visão para o interior do objeto e permitindo que os raios-X escapem — enquanto preserva a aparência avermelhada geral da estrutura. A imagem evocada pelos pesquisadores é a de uma abóbora cósmica de Halloween, com sua luz interior sinistra sangrando para a escuridão ao redor.

‘Este único objeto de raios-X pode ser — para usar uma expressão — o que nos permite conectar todos os pontos’, afirmou Raphael Hviding, astrônomo do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, e autor principal do estudo. A metáfora é precisa: o XRD pode ser o elo perdido entre a teoria e a observação em uma das questões mais intrigantes da cosmologia contemporânea.

Se confirmada a hipótese, os LRDs representariam uma fase transitória de acreção rápida de gás por buracos negros jovens, envoltos em densas nuvens gasosas com composição similar a certas atmosferas estelares. Essa característica singular rendeu aos pontinhos vermelhos uma denominação de tirar o fôlego: ‘estrelas de buraco negro’. A fase de consumo acelerado também ajudaria a explicar como buracos negros supermassivos do universo primitivo acumularam massas equivalentes a milhões ou bilhões de sóis quando o cosmos tinha apenas cerca de 10% de sua idade atual.

A raridade dos análogos modernos dos LRDs é outro enigma em aberto. ‘Objetos semelhantes a LRDs foram encontrados no universo moderno, mas é claro que esses análogos são extremamente raros’, disse Hviding ao Live Science. ‘Por quê? A resposta curta é que não sabemos.’ Uma possibilidade levantada pelo pesquisador é que os enormes reservatórios de gás que alimentam esses objetos se tornam mais escassos à medida que o universo evolui e envelhece.

A próxima geração de observatórios, como o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, será fundamental para varrer o céu em busca desses raros LRDs modernos. ‘Eles não conseguem ir tão fundo ou com tantos detalhes quanto o Webb’, reconheceu Hviding, ‘mas porque cobrem grandes áreas do céu, encontrar análogos raros se torna viável.’ O XRD, por sua vez, ainda requer observações adicionais para confirmar se é de fato um LRD em estágio tardio ou um buraco negro supermassivo mais comum velado por um tipo exótico de poeira nunca antes observado.

O que a descoberta já deixa assentado, segundo os próprios pesquisadores, é que a combinação de dados históricos do Chandra com as observações recentes do James Webb abre uma janela inédita para a infância turbulenta do cosmos. Como sintetizou De Graaff, a identificação do XRD demonstra que o universo primitivo guardava mecanismos de crescimento de buracos negros muito mais violentos e ocultos do que os modelos anteriores supunham — e que decifrar esses mecanismos pode redefinir a própria cronologia da formação das galáxias.