O Telescópio Espacial James Webb continua encontrando coisas que não deveria ser capaz de encontrar. Como um buraco negro supermassivo que aparentemente surgiu antes que a galáxia que o segurava descobrisse quem ele queria ser.
Isso atrapalha o roteiro.
Durante anos, a linha do tempo cósmica aceita foi bastante simples. Formam-se estrelas. As estrelas morrem. Núcleos colapsados tornam-se buracos negros estelares. Eles comem. Eles se fundem. Dados bilhões de anos de gula agressiva, eles se transformam em monstros supermassivos que ancoram os centros das galáxias modernas. Foi um processo linear e paciente.
Webb está nos dizendo que erramos no pedido.
Pequenos pontos vermelhos
Em 2022, os astrônomos do JWST encontraram algo estranho nos dados. Bolhas compactas e empoeiradas que eles chamaram de Little Red Dots. A princípio, eles pensaram que poderia ser um novo tipo de galáxia. Depois perceberam o quão comuns estas coisas eram no universo infantil, apenas para desaparecerem cerca de 1,5 mil milhões de anos após o Big Bang.
Mas a verdadeira manchete não são os pontos. É o que está dentro deles.
O observatório de 10 mil milhões de dólares retirou buracos negros supermassivos que datam de quando o Universo era apenas um bebé – menos de mil milhões de anos. Aqui está o problema. As receitas conhecidas de crescimento, que envolvem a alimentação de gás ou a fusão com buracos negros menores, simplesmente não têm tempo para funcionar. Um buraco negro milhões de vezes mais pesado que o nosso Sol não deveria existir tão cedo. É matematicamente rude.
O novo estudo sugere uma solução radical: estes buracos negros não começaram pequenos. Eles nasceram enormes. Diretamente. Sem precisar que uma estrela massiva entre em colapso primeiro, sem esperar milhões de anos. E, criticamente, sem a necessidade de se empanturrar de material de uma galáxia hospedeira que ainda não terminou de se montar.
“Esta é uma mudança de paradigma”, diz Roberto Maiolino, da Universidade de Cambridge. “Uma revisitação total dos cenários clássicos.”
Eles publicaram isso na Nature e MNRAS. Não é exatamente uma observação casual.
Einstein fez o trabalho pesado
Para provar isso, a equipe olhou para um pequeno ponto vermelho específico: Abell2744-QSQ1.
Situa-se 700 milhões de anos após o Big Bang. A sua luz viaja há mais de 13 mil milhões de anos apenas para chegar até nós. O objeto é minúsculo – apenas cerca de 1.300 raios luminosos – mas é barulhento.
Estudá-lo seria impossível em circunstâncias normais. Exceto Einstein.
As lentes gravitacionais curvaram a luz do QSO1. O Aglomerado de Pandora (Abell 2744), situado entre nós e o ponto distante, funcionou como uma lupa. Deformando o espaço-tempo. Curvando os caminhos da luz. Isso permitiu que Webb visse detalhes que de outra forma ficariam indisponíveis.
Inicialmente, os dados sugeriam que o QSO1 abrigava um buraco negro com 40 milhões de vezes a massa do Sol, envolto em gás hidrogênio e hélio. Mas as medições anteriores dos buracos negros do universo primitivo eram suposições indiretas baseadas em como os buracos negros do universo local se comportavam. Suposição perigosa, essa. Talvez o universo bebê siga regras diferentes.
Então eles verificaram o movimento do gás.
Usando o instrumento NIRSpec do JWST, eles mapearam como o gás se movia em torno da massa central. Se a massa estivesse espalhada – como um monte de estrelas aglomeradas – o gás flutuaria caoticamente. Em vez disso, o gás se moveu com movimento Kepleriano perfeito. Ele orbitava um centro único e denso exatamente como os planetas orbitam o Sol.
O que significa que a massa não está espalhada. Está concentrado. Tudo isso.
“Ignas Juodžbalis, outro co-líder da equipa, disse claramente. Se houvesse muitas estrelas envolvidas, não veríamos esta rotação. O gás só se comporta desta forma quando há uma âncora massiva no coração.”
Eles poderiam finalmente pesar. Diretamente.
Nasceu Grande
O número voltou a 50 milhões de massas solares.
Aqui está o chute: esse único buraco negro é responsável por 66% da massa total do Pequeno Ponto Vermelho.
No nosso universo local moderno, os buracos negros supermassivos representam uma pequena fração do peso da sua galáxia. O QSO1 inverte essa proporção milhares de vezes. O buraco negro não é um passageiro na galáxia. A galáxia está atualmente se formando em torno do buraco negro.
O que deixa uma pergunta incômoda: de onde veio isso?
Uma estrela colapsada está fora da mesa. A matemática não apoia a alimentação gradual. A equipe se inclina para duas teorias. Primeiro, ela cresceu a partir de uma “semente pesada” formada pelo colapso direto de uma nuvem de gás e poeira. Segundo, nasceu nos momentos imediatos e caóticos do próprio Big Bang, através de um mecanismo que a física ainda não nomeia.
De qualquer forma, a sequência de eventos que ensinamos nos livros didáticos parece ficção. O anfitrião chega atrasado à festa.
A equipe acha que o QSO1 não é uma falha única. Eles suspeitam que a maioria dos Little Red Dots compartilham esta peculiaridade: primeiro o buraco negro, a galáxia depois. Agora eles vão verificar os outros. Veja se o universo está consistentemente quebrando suas próprias regras.
