Graças ao Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos conseguiram observar o universo primitivo como nunca antes, detectando luz infravermelha emitida por galáxias distantes que existiam apenas 300 milhões de anos após o Big Bang. O objetivo inicial era aprender mais sobre a formação de galáxias e esclarecer como os buracos negros supermassivos se tornaram tão grandes. No entanto, as observações trouxeram surpresas inesperadas.
Entre as descobertas mais intrigantes estão pequenos pontos vermelhos brilhantes espalhados pelo universo primitivo, datados de 600-800 milhões de anos após o nascimento do universo. Inicialmente, os astrônomos acreditavam que esses pontos poderiam ser galáxias massivas, mas essa ideia estava em desacordo com os modelos cosmológicos existentes, que sugerem que as galáxias se formam como pequenas nuvens de poeira e estrelas que crescem ao longo do tempo.
Joel Leja, professor assistente de astronomia e astrofísica na Penn State, expressou a surpresa da equipe: “A revelação de que a formação massiva de galáxias começou extremamente cedo na história do universo subverte o que muitos de nós pensávamos ser ciência estabelecida. Temos chamado informalmente esses objetos de ‘destruidores de universos’ – e eles têm feito jus ao nome até agora.”
Para confirmar as observações, a equipe planejou tirar imagens de espectro dessas galáxias para entender melhor sua distância, composição e massa. A análise revelou que esses objetos são ainda mais estranhos do que o esperado. Apesar de terem apenas 600-800 milhões de anos, essas galáxias estão repletas de estrelas antigas, com centenas de milhões de anos. Isso significa que a equipe estava observando as primeiras assinaturas de luz estelar antiga já encontradas.
“Essas galáxias primitivas seriam tão densas com estrelas – estrelas que devem ter se formado de uma forma que nunca vimos, sob condições que nunca esperaríamos durante um período em que nunca esperaríamos vê-las”, disse Leja. Além disso, essas galáxias parecem abrigar buracos negros supermassivos surpreendentemente grandes, entre 100 e 1.000 vezes maiores que Sagitário A* no centro da Via Láctea. Essa desproporção entre os buracos negros e suas galáxias hospedeiras desafia as teorias atuais de crescimento conjunto de buracos negros e galáxias.
Os cosmólogos têm várias teorias sobre como os buracos negros supermassivos cresceram, incluindo fusões de buracos negros e alimentação de matéria. No entanto, os buracos negros observados pelo JWST parecem ser grandes demais para essas explicações. Uma teoria emergente sugere a existência de buracos negros de “colapso direto” ou “semente pesada”, que teriam começado com massas de 10.000 a 100.000 vezes a do Sol, formados pelo colapso gravitacional direto de nuvens gigantescas de gás.
Essa teoria, embora promissora, enfrenta desafios. A nuvem de gás teria que colapsar sem fragmentar, algo que poderia ser evitado se a nuvem fosse aquecida por estrelas jovens próximas ou se movesse em velocidades supersônicas em “fluxos” no universo primitivo.
Atualmente, distinguir a massa precisa dos buracos negros supermassivos no centro dessas galáxias das estrelas ao redor é uma tarefa difícil. Mais observações estão planejadas para obter uma imagem mais clara. “É muito confuso”, admitiu Leja. “Você pode fazer isso se encaixar desconfortavelmente em nosso modelo atual do universo, mas apenas se evocarmos alguma formação exótica e insanamente rápida no início dos tempos. Este é, sem dúvida, o conjunto de objetos mais peculiar e interessante que já vi na minha carreira.”
O estudo mais recente foi publicado no The Astrophysical Journal Letters, destacando a contínua busca dos cientistas para entender os mistérios do universo primitivo e a formação das primeiras galáxias e buracos negros supermassivos.
Fontes: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad55f7
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