JWST revela buracos negros e galáxias que desafiam teorias

O Telescópio Espacial James Webb revelou centenas de enigmáticos 'pequenos pontos vermelhos' que começaram a aparecer cerca de 650 milhões de anos após o Big Bang, desafiando a compreensão dos astrônomos sobre o universo primitivo. Esses objetos, nunca vistos antes do telescópio entrar em operação em 2022, estão entre vários mistérios, incluindo buracos negros que parecem impossivelmente grandes para sua idade e galáxias antigas que desafiam teorias estabelecidas de evolução cósmica.

A astrofísica Charlotte Mason, do Centro de Amanhecer Cósmico em Copenhague, analisou o espectro de luz de um pequeno ponto vermelho. Se os objetos são buracos negros envoltos em densas nuvens de gás, parte da luz deveria ser alterada ao atravessar o gás, mas a análise de sua equipe não mostrou isso. Mason agora suspeita que o gás possa ser irregular, com buracos que permitem a passagem da luz, o que poderia explicar melhor as observações.

Buracos negros detectados pelo JWST no universo primitivo têm massas de até um bilhão de vezes a do Sol, representando um grande desafio para os teóricos. "Para que fiquem tão grandes tão rapidamente, é preciso fazer malabarismos", disse Jenny Greene, astrofísica da Universidade de Princeton. O colapso estelar padrão produziria buracos negros sementes de cerca de 100 massas solares, mas alcançar um bilhão de massas solares rapidamente exige 'alimentação forçada' além do limite de Eddington. Simulações recentes indicam que a acreção super-Eddington pode ocorrer se o disco de acreção inchar, permitindo que o gás flua a taxas extraordinárias. Em 2024, o JWST observou um buraco negro de cerca de 1,5 bilhão de anos após o Big Bang acreando a 40 vezes o limite de Eddington.

Outro pequeno ponto vermelho, datado de cerca de 750 milhões de anos após o Big Bang e com lente gravitacional de um aglomerado de galáxias em primeiro plano, foi identificado como um buraco negro supermassivo 'nu' de aproximadamente 50 milhões de massas solares. Sem estrelas circundantes discerníveis, esse objeto pode ter se formado pelo colapso direto de uma nuvem de gás, em vez de uma semente estelar.

As galáxias primitivas também são surpreendentemente brilhantes. Rachel Somerville, pesquisadora sênior do Instituto Flatiron, apresentou novas simulações em uma reunião em Helsingør, Dinamarca, em abril de 2026. Ela explicou que a formação estelar aumenta significativamente cerca de 420 milhões de anos após o Big Bang e, por volta de 550 milhões de anos, surge uma 'galáxia bonita'. A galáxia mais antiga encontrada pelo JWST existia apenas 280 milhões de anos após o Big Bang. As explicações propostas para o brilho incluem formação estelar mais eficiente, explosões periódicas ou a criação de estrelas extremamente massivas.

O Instrumento de Infravermelho Médio do JWST revelou que as galáxias primitivas são inesperadamente diversas. Algumas parecem ter eliminado gás e poeira, mostrando apenas estrelas nuas, enquanto outras permanecem ricas em gás. Uma superabundância de nitrogênio em certas galáxias sugere a presença de muitas estrelas muito massivas que explodiram como supernovas, semeando as galáxias com o elemento.

Tais observações se conectam à época da reionização, quando a radiação das primeiras galáxias e buracos negros ionizou o hidrogênio neutro, encerrando a era escura cósmica. As primeiras estrelas, pensadas para serem centenas ou milhares de vezes mais massivas que o Sol, forjaram elementos pesados e os espalharam através de supernovas. "Estamos olhando para o que nos criou", disse Lise Christensen, astrofísica do Centro de Amanhecer Cósmico.