Estrelas responsáveis pelos primeiros buracos negros supermassivos do Universo podem ter sido encontradas pelo JWST. 
Roberta Duarte 29/07/2025 07:18 6 min
Um dos mistérios da Astronomia é sobre como os buracos negros supermassivos se formaram. Outra questão é como eles chegaram no centro das galáxias já que observações mostram que toda galáxia tem um buraco negro supermassivo. Esses objetos já existiam no Universo jovem com menos de 1 bilhão de anos após o Big Bang e não haveria tempo suficiente para algo ficar tão massivo.
Uma das principais hipóteses é que esses buracos negros se formaram a partir do colapso direto de estrelas supermassivas. Essas estrelas seriam de uma população chamada de População III de estrelas que teriam centenas ou até milhares de vezes a massa do Sol. Essas estrelas teriam vivido por pouco tempo antes de colapsar e após o colapso, teria formado os primeiros buracos negros.
Observações recentes feitas pelo telescópio espacial James Webb (JWST) mostraram objetos no Universo jovem que podem ser exatamente essas estrelas supermassivas. Se confirmadas, essas descobertas indicam que essas estrelas poderiam ser as chamadas “sementes” dos buracos negros supermassivos. Com isso, o JWST pode ter encontrado registros de uma das respostas para uma das perguntas que motivou seu lançamento.
Buracos negros supermassivos
Buracos negros supermassivos são objetos com massas que variam de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Eles estão localizados no centro de cada galáxia e há evidências de uma correlação entre sua evolução e a evolução da galáxia que habitam. Geralmente, a presença de um buraco negro supermassivo é detectada por efeitos gravitacionais em estrelas próximas e pela emissão de radiação do disco de acreção.
Mesmo possuindo campos gravitacionais extremamente intensos, buracos negros supermassivos só são responsáveis pela influência gravitacional de uma região pequena da galáxia.
Esses buracos negros estão por trás de objetos como quasares e núcleos galácticos ativos que emitem enormes quantidades de energia quando matéria é consumida. Mesmo quando inativos, eles continuam influenciando a dinâmica da galáxia. Um exemplo de buraco negro quase inativo é o buraco negro supermassivo que está no centro da Via Láctea, conhecido como Sagitário A*, com cerca de 4 milhões de vezes a massa solar.
Origem dos buracos negros supermassivos
Buracos negros supermassivos são constantemente observados com uso de telescópios que observam em diferentes comprimentos de onda. Mesmo sendo detalhadamente estudados, a origem desses objetos é um ponto de interrogação dentro da Astronomia. Observações mostram que eles já existiam nos primeiros 700 milhões de anos após o Big Bang e não haveria tempo suficiente para eles crescerem tão rapidamente através de acreção,
Para explicar sua presença no Universo jovem, há a hipótese que eles se formaram do colapso direto de estruturas muito maiores. Uma dessas estruturas seriam estrelas supermassivas que teriam surgido em regiões de alta densidade. Essas estrelas viveriam por apenas alguns milhões de anos antes de colapsar diretamente em buracos negros massivos. Elas funcionariam como “sementes” iniciais para os buracos negros supermassivos.
Little Red Dots
O JWST foi lançado com a missão de observar o Universo jovem e encontrar algumas dessas estruturas. Algumas estruturas observadas foram apelidadas de Little Red Dots por aparentarem ser pontos vermelhos detectados 600 milhões de anos após o Big Bang. Mais de 300 desses objetos foram encontrados e até então pesquisadores acreditavam ser regiões com presença de buracos negros supermassivos.
Os Little Red Dots recebem esse nome por terem a aparência de pontos vermelhos quando observados pelo JWST. Crédito: Kocevski/NASA/ESA.
No entanto, esses Little Red Dots não emitem raios X e quase nenhuma variabilidade, diferente do que se espera de AGNs. Alguns pesquisadores propõem que os Little Red Dots não são galáxias, mas sim estrelas supermassivas. Essas estrelas poderiam ser as estrelas de População III que originaram as “sementes” dos buracos negros supermassivos. Caso confirmado, essas observações poderiam responder como buracos negros supermassivos se formaram.
Observação do JWST
Para tentar responder essa questão, astrônomos desenvolveram modelos numéricos para simular uma estrela supermassiva com 1 milhão de vezes a massa do Sol. O modelo foi capaz de reproduzir as características observadas nos Little Red Dots, incluindo sua luminosidade e espectro. Essa descoberta é extremamente importante porque até então nenhum outro objeto era capaz de reproduzir os espectros observados dos Little Red Dots.
Uma característica marcante nos espectros dos Little Red Dots é a presença simultânea de uma linha de emissão chamada de Hβ junto com outras linhas de absorção. Os autores do estudo argumentam que isso poderia ser causado pela região ao redor das estrelas supermassivas. As simulações de estrela supermassiva correspondem à luminosidade dos Little Red Dots e explica o espectro observado.
Referência da notícia
Nandal et al. Supermassive Stars Match the Spectral Signatures of JWST’s Little Red Dots arXiv