O telescópio James Webb encontrou centenas de 'pequenos pontos vermelhos' no universo antigo. Ainda não sabemos o que são.
Astrônomos explorando o universo distante com o Telescópio Espacial James Webb, NASAo telescópio mais poderoso do mundo, descobriu uma classe de galáxias que desafia até mesmo as criaturas mais habilidosas em imitação — como a imitar polvo. Esta criatura pode personificar outros animais marinhos para evitar predadores. Precisa ser um peixe chato? Sem problemas. Uma cobra marinha? Fácil.
Quando os astrônomos analisaram as primeiras imagens de Webb das partes remotas do universo, eles avistaram um grupo de galáxias nunca antes visto. Essas galáxias — algumas centenas delas e chamadas de Pequenos pontos vermelhos — são muito vermelhos e compactos, e visíveis apenas durante cerca de 1 bilhão de anos de história cósmica. Assim como o polvo mímico, os Little Red Dots confundem os astrônomos, porque eles se parecem com objetos astrofísicos diferentes. Eles são galáxias massivamente pesadas ou de tamanho modesto, cada uma contendo um buraco negro supermassivo em seu núcleo.
No entanto, uma coisa é certa. O típico Little Red Dot é pequeno, com um raio de apenas 2% disso da Via Láctea galáxia. Alguns são ainda menores.
Como astrofísico que estuda galáxias distantes e buracos negrosEstou interessado em entender a natureza dessas pequenas galáxias. O que alimenta sua luz e o que elas são, realmente?
O concurso de imitação
Os astrônomos analisam a luz que nossos telescópios recebem de galáxias distantes para avaliar suas propriedades físicas, como o número de estrelas que elas contêm. Podemos usar o propriedades da sua luz para estudar os Pequenos Pontos Vermelhos e descobrir se eles são compostos de muitas estrelas ou se têm um buraco negro dentro deles.
A luz que chega aos nossos telescópios varia em comprimento de onda de longas ondas de rádio a raios gama energéticos. Os astrônomos dividem a luz em diferentes frequências e as visualizam em um gráfico, chamado de espectro.
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Às vezes, o espectro contém linhas de emissãoque são faixas de frequências onde ocorre emissão de luz mais intensa. Neste caso, podemos usar a forma do espectro para prever se a galáxia está abrigando um buraco negro supermassivo e estimar sua massa.
Da mesma forma, estudar Emissão de raios X da galáxia pode revelar a presença de um buraco negro supermassivo.
Como os maiores mestres do disfarce, os Pequenos Pontos Vermelhos aparecem como diferentes objetos astrofísicos, dependendo se os astrônomos escolhem estudá-los usando raios Xlinhas de emissão ou outra coisa.
As informações que os astrônomos coletaram até agora dos espectros e linhas de emissão dos Little Red Dots levaram a dois modelos divergentes que explicam sua natureza. Esses objetos são galáxias extremamente densas contendo bilhões de estrelas ou hospedam um buraco negro supermassivo.
As duas hipóteses
Na hipótese de haver apenas estrelas, os Pequenos Pontos Vermelhos contêm grandes quantidades de estrelas — até 100 bilhões de estrelas. Isso é aproximadamente o mesmo número de estrelas que no Via Láctea — uma galáxia muito maior.
Imagine estar sozinho em uma sala enorme e vazia. Este vasto e silencioso espaço representa a região do universo nas proximidades de nossa sistema solar onde as estrelas estão esparsamente espalhadas. Agora, imagine a mesma sala, mas lotada com toda a população de China.
Esta sala lotada é o que o núcleo dos mais densos Pequenos Pontos Vermelhos sentiria. Esses objetos astrofísicos podem ser os ambientes estelares mais densos em todo o universo. Os astrônomos nem têm certeza se tais sistemas estelares podem existir fisicamente.
Então, há a hipótese do buraco negro. A maioria dos Little Red Dots mostrar sinais claros da presença de um buraco negro supermassivo no centro deles. Os astrônomos podem dizer se há um buraco negro na galáxia observando grandes linhas de emissão em seus espectros, criadas pelo gás ao redor do buraco negro girando em alta velocidade.
Os astrônomos realmente estimam esses buracos negros são muito grandescomparado com o tamanho de suas galáxias hospedeiras compactas.
Buracos negros normalmente têm uma massa de cerca de 0,1% da massa estelar de suas galáxias hospedeiras. Mas alguns desses Pequenos Pontos Vermelhos abrigar um buraco negro quase tão massivo como sua galáxia inteira. Os astrônomos chamam esses buracos negros supermassivos, porque sua existência desafia a proporção convencional tipicamente observada em galáxias.
Mas há outro problema. Ao contrário dos buracos negros comuns, aqueles presumivelmente presentes nos Pequenos Pontos Vermelhos não mostrar qualquer sinal de emissão de raios X. Mesmo no mais profundoimagens de alta energia disponíveis, onde os astrônomos deveriam ser capazes de observar facilmente esses buracos negros, não há nenhum vestígio deles.
Poucas soluções e muitas esperanças
O fato de os buracos negros serem muito grandes ou supermassivos pode não ser um problema para nossa compreensão do universo, mas sim a melhor indicação de como o universo primeiros buracos negros no universo nasceram. Na verdade, se os primeiros buracos negros que se formaram fossem muito massivos — cerca de 100.000 vezes a massa do Sol — modelos teóricos sugerem que a proporção entre a massa do buraco negro e a massa da galáxia hospedeira poderia ficar alto por um longo tempo após a formação.
Então, como os astrônomos podem descobrir a verdadeira natureza dessas pequenas partículas de luz que estão brilhando no começo dos tempos? Como no caso do nosso mestre do disfarce — o polvo — o segredo reside em observar seu comportamento.
Usando o telescópio Webb e mais potente Telescópios de raios X fazer observações adicionais acabará por revelar uma característica que os astrônomos podem atribuir a apenas um dos dois cenários.
Por exemplo, se os astrônomos detectassem claramente a emissão de raios X ou de rádio, ou luz infravermelha emitida ao redor de onde o buraco negro pode estar, eles saberiam que a hipótese do buraco negro é a correta.
Assim como nosso amigo marinho pode fingir ser uma estrela do mar, eventualmente ele moverá seus tentáculos e revelará sua verdadeira natureza.
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