Buraco negro ‘nu’ pesa mais que toda a galáxia hospedeira, revela Telescópio James Webb

Astrônomos mediram pela primeira vez a massa de um buraco negro em um dos misteriosos ‘pontinhos vermelhos’ do universo primordial. O resultado revelou que o objeto, chamado Abell2744-QSO1, abriga um buraco negro colossal que supera em muito sua própria galáxia hospedeira.

A descoberta, obtida com dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST), surpreendeu os cientistas ao mostrar que o buraco negro pesa cerca de 50 milhões de massas solares. Enquanto isso, as estrelas da galáxia ao redor somam no máximo 20 milhões de massas solares, uma desproporção extrema nunca antes observada.

Esses objetos compactos e distantes, conhecidos como Little Red Dots (LRDs), intrigam os astrônomos desde sua detecção pelo JWST em 2023. O caso do QSO1 é especial porque sua luz foi amplificada por um efeito de lente gravitacional gerado pelo aglomerado de galáxias Abell 2744, permitindo uma observação detalhada.

Em um novo estudo, publicado na revista Nature, a equipe liderada por Ignas Juodžbalis, doutorando do Instituto Kavli de Cosmologia da Universidade de Cambridge, usou uma técnica inovadora para medir diretamente a massa do buraco negro. A análise, detalhada pelo Live Science, revela que o método se baseou no mapeamento do movimento do gás ao redor do objeto.

O gás que orbita um buraco negro acelera à medida que se aproxima do centro, um princípio que permitiu aos pesquisadores calcular a massa central. Para superar os limites de resolução do JWST, eles recorreram à espectroastrometria, que detecta ínfimos deslocamentos posicionais na luz emitida por gás em diferentes comprimentos de onda.

Com essa abordagem, foi possível reconstruir a curva de rotação do gás abaixo do que o telescópio conseguiria resolver diretamente, conforme explicou Juodžbalis. Modelos de massa pontual, como o de um buraco negro, ajustaram-se perfeitamente aos dados, enquanto distribuições estendidas de estrelas compactas foram descartadas.

A confirmação independente veio do coautor Cosimo Marconcini, da Universidade de Florença, que aplicou um arcabouço tridimensional completo para modelar simultaneamente o movimento do gás e os efeitos instrumentais. O resultado foi inequívoco: um buraco negro de aproximadamente 50 milhões de massas solares, notavelmente consistente com as estimativas indiretas anteriores.

Isso sugere que os métodos padrão usados para pesar buracos negros no universo local também funcionam para esses pontos vermelhos, afastando a necessidade de fenômenos exóticos para explicá-los. Contudo, Juodžbalis advertiu que um único objeto não representa toda a população, embora o achado seja promissor.

Com sua galáxia hospedeira praticamente ausente, o objeto parece ser uma semente supermassiva flagrada nos primeiros estágios de crescimento. O sistema estelar ao redor ainda não teve tempo de se desenvolver, o que reforça a ideia de que o buraco negro se formou primeiro.

Essa descoberta desafia o modelo cosmológico padrão, que prevê que buracos negros e galáxias evoluem juntos ao longo de bilhões de anos. Os cenários exóticos considerados pela equipe incluem buracos negros de colapso direto, formados a partir do colapso de nuvens de gás primordiais sem passar pela fase de estrelas, e buracos negros primordiais, hipoteticamente criados no primeiro segundo após o Big Bang.

Ambas as possibilidades permanecem em aberto, pois os dados atuais e a teoria ainda não conseguem distinguir entre elas, como afirmou Juodžbalis. A equipe planeja usar observações terrestres futuras para investigar buracos negros semelhantes encontrados no universo local, ampliando o entendimento sobre esses misteriosos pontos vermelhos.