O JWST e os pequenos pontos vermelhos: o enigma do 3DHST-AEGIS-12014 em raios X

Desde que o JWST começou, há alguns anos, a observar o Universo primordial, astrónomos vêm identificando nas imagens no infravermelho uns estranhos “pequenos pontos vermelhos” (PVPs).

São centenas de manchas compactas, com desvios para o vermelho muito elevados, a cerca de 12 mil milhões de anos-luz de distância.

Os investigadores estimam que esses objetos tenham começado a formar-se por volta de 600 milhões de anos após a Grande Explosão - ou seja, são protagonistas da infância do cosmos. Na luz óptica, eles parecem vermelhos; no ultravioleta, tendem a aparecer azuis.

Afinal, o que são esses objetos incomuns?

O que os “pequenos pontos vermelhos” podem ser

Há várias hipóteses para a origem e as propriedades dos PVPs. Uma possibilidade é que sejam a luz emitida por regiões ao redor de buracos negros supermassivos, mas escondidas por nuvens densas de gás.

A ideia é interessante, porém não combina totalmente com a aparência de buracos negros supermassivos em rápido crescimento na mesma época, porque a maioria deles (até agora) não parece estar oculta por nuvens de gás.

Também se propõe que os PVPs sejam algum tipo de galáxia muito inicial, ainda sem explicação.

Outra opção é que representem uma variedade de núcleo galáctico activo (quase sempre alimentado por buracos negros). As emissões observadas, de facto, apontam para essa interpretação.

Há ainda uma explicação alternativa: os PVPs poderiam ser um tipo de estrelas supermassivas, pobres em metais, que “viviam depressa e morriam cedo” (pelos padrões estelares). A essa hipótese, astrónomos dão o nome de “estrela de buraco negro”.

Recentemente, uma equipa multinacional, ao analisar dados do Observatório de Raios X Chandra e compará-los com um levantamento profundo do JWST, encontrou algo invulgar no regime dos PVPs: um deles, emissor de raios X, a cerca de 11,8 mil milhões de anos-luz.

Isso chamou a atenção porque os outros PVPs não parecem produzir raios X.

Baptizado de 3DHST-AEGIS-12014, o objeto é intenso em raios X - algo que os demais PVPs não apresentam -, mas que é típico de discos de acreção e jactos associados a buracos negros.

É bastante plausível que esse objeto estranho seja um elo entre as estrelas de buraco negro e o tipo de buracos negros supermassivos em crescimento que se estabeleceu e evoluiu no Universo primitivo.

O que, exactamente, é o 3DHST-AEGIS-12014?

O PVP em raios X é pequeno, tem aparência vermelha (como os outros) e existe no Universo muito jovem, tal como os seus “irmãos”. A diferença é que a emissão em raios X indica aos astrónomos que este caso foge ao padrão.

A explicação mais forte, até ao momento, é que ele possa ser um objeto de transição que denuncia a presença de um buraco negro.

Naturalmente, mesmo que seja uma forma transitória de PVP, isso abre uma série de perguntas: como ele se formou, qual é o seu processo evolutivo e qual será o seu estado final.

"Se pequenos pontos vermelhos são buracos negros supermassivos em rápido crescimento, por que eles não emitem raios X como outros buracos negros desse tipo?", disse a coautora Anna de Graaff, do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, em Cambridge, Massachusetts.

"Encontrar um pequeno ponto vermelho que parece diferente dos outros dá-nos uma nova visão importante sobre o que pode alimentá-los."

Investigando fases de transição

O artigo da equipa de observação sugere que o PVP em raios X pode estar a evoluir de algo novo para se tornar um dos buracos negros em crescimento do tipo inicial que pontilham o cosmos primitivo.

Ele ainda pode estar envolto em nuvens de gás, que normalmente absorveriam ou bloqueariam outras formas de luz. A existência de aberturas irregulares nessas nuvens permitiria a passagem de raios X em alguns momentos, mas não em outros. Isso ajudaria a explicar por que as emissões de raios X do 3DHST-AEGIS-12014 parecem variar com o tempo.

"Se confirmarmos o ponto de raios X como um pequeno ponto vermelho em transição, não só ele seria o primeiro do seu tipo, como poderíamos estar a ver o coração de um pequeno ponto vermelho pela primeira vez", afirmou o coautor Hanpu Liu, da Universidade de Princeton, em Nova Jérsia.

"Também teríamos, até agora, a evidência mais forte de que o crescimento de buracos negros supermassivos está no centro de parte - se não de toda - a população de pequenos pontos vermelhos."

Como os PVPs - e, em especial, este - estão todos em épocas muito iniciais do tempo cósmico, é preciso descartar outras explicações.

Pelo menos uma ideia defende que o 3DHST-AEGIS-12014 seja, na verdade, um buraco negro supermassivo em crescimento no coração de uma galáxia em formação.

Mas também é possível que ele esteja encoberto por algum tipo exótico de poeira, que os astrónomos não tinham identificado até agora.

O que ainda falta observar sobre o 3DHST-AEGIS-12014

Como ainda existem muitas dúvidas em torno do 3DHST-AEGIS-12014, torna-se evidente que serão necessárias mais observações para obter dados variáveis no tempo sobre a sua actividade e a sua evolução.

Este artigo foi publicado originalmente pelo Universo Hoje. Leia o artigo original.