Pela primeira vez, há sinais reais de que o Universo terá evoluído de forma muito diferente do que se pensava. A hipótese de os buracos negros gigantes terem surgido antes das galáxias já não parece apenas ficção científica e pode obrigar a reescrever parte da história cósmica.
Durante décadas, os astrónomos acreditaram que as galáxias vinham primeiro e que os buracos negros surgiam depois, como consequência do colapso de estrelas massivas. Mas uma nova descoberta do Telescópio Espacial James Webb está a inverter essa lógica e a levantar uma hipótese quase desconcertante: alguns buracos negros gigantescos podem ter nascido antes das próprias galáxias.
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Uma equipa internacional de investigadores usou o poder de observação sem precedentes do James Webb para estudar um objeto extremamente distante chamado Abell2744-QSO1, ou apenas QSO1. Trata-se de uma pequena galáxia observada tal como existia apenas 700 milhões de anos após o Big Bang, num Universo ainda muito jovem. A luz deste objeto viajou mais de 13 mil milhões de anos até chegar à Terra. O que os cientistas encontraram poderá obrigar a reescrever parte da história cósmica.
No centro desta diminuta galáxia existe um buraco negro supermassivo com cerca de 50 milhões de vezes a massa do Sol. O mais surpreendente é que este buraco negro representa aproximadamente dois terços de toda a massa do sistema. Nas galáxias atuais, os buracos negros centrais correspondem normalmente apenas a uma fração minúscula da massa total da galáxia que os rodeia.
A descoberta sugere que este objeto não cresceu lentamente ao longo de milhares de milhões de anos, alimentando-se de estrelas e gás, como prevê o modelo clássico. Pelo contrário, parece ter nascido já enorme.
O QSO1 pertence a um grupo de objetos apelidados de “Little Red Dots” – pequenos pontos avermelhados detetados pelo James Webb no Universo primordial. Muitos deles escondem buracos negros surpreendentemente massivos, mas até agora existiam dúvidas sobre a precisão dessas estimativas.
Para esclarecer a questão, os investigadores recorreram ao instrumento NIRSpec do Webb, capaz de analisar não apenas a luz do objeto, mas também o movimento dos gases à sua volta. O objetivo era perceber se a gravidade do buraco negro estava realmente a dominar o sistema.
Os resultados mostraram que o gás de hidrogénio orbita o centro de forma muito semelhante à maneira como os planetas orbitam o Sol: num movimento conhecido como rotação kepleriana. Esse padrão permitiu calcular diretamente a massa do buraco negro, algo nunca antes conseguido para um objeto tão antigo.
Imagem da NIRCam do James Webb que mostra a Abell2744-QSO1
Detalhe da imagem NIRCam do James Webb mostra os pequenos pontos vermelhos da Abell2744-QSO1
Ao mesmo tempo, os cientistas analisaram a composição química do QSO1 e encontraram outro detalhe revelador: quase todo o sistema é composto apenas por hidrogénio e hélio, os elementos mais simples do Universo. Existem pouquíssimos elementos pesados, como oxigénio, normalmente produzidos por gerações sucessivas de estrelas.
Isso indica que a galáxia ainda mal teve tempo para formar estrelas e enriquecer o meio envolvente. Em termos astronómicos, trata-se de um ambiente extremamente “pristino”, um dos mais puros alguma vez observados.
A combinação destas pistas aponta para um cenário radical. O buraco negro poderá ter surgido diretamente a partir do colapso de uma gigantesca nuvem de gás primordial ou até descender de um chamado “buraco negro primordial”, uma entidade teórica que poderá ter-se formado nos primeiros instantes após o Big Bang.
Se esta interpretação estiver correta, então alguns buracos negros gigantescos podem não ser o produto da evolução das galáxias, podem ter sido precisamente o contrário: os primeiros blocos de construção em torno dos quais as galáxias começaram depois a formar-se.
Os investigadores acreditam que objetos como o QSO1 podem não ser raros no Universo inicial e já estão a estudar outros “Little Red Dots” descobertos pelo James Webb.
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