Investigadores da Universidade Johns Hopkins, que procuram na imensidão do Universo a existência dos primeiros buracos negros, estão a concentrar-se em pequenos pontos vermelhos que podem conter a chave para este fenómeno teórico.

Utilizando dados do Telescópio Espacial James Webb, testaram se um pequeno ponto vermelho específico, denominado QSO1, poderia conter um buraco negro primordial - objetos teóricos que antecedem a existência das estrelas, partículas de poeira galáctica e elementos mais pesados. A investigação poderá oferecer uma perspetiva sobre como os buracos negros primordiais, para os quais os astrofísicos nunca encontraram evidências diretas, podem ter sido formados.

"Um buraco negro é um objeto que nasce da morte gravitacional de uma estrela. Os buracos negros primordiais são uma história muito diferente", afirmou o coautor Valerio De Luca, investigador de pós-doutoramento no Departamento de Física e Astronomia da Universidade Johns Hopkins. "Eles têm origem na física do Universo primitivo, anterior às primeiras estrelas, quando o Universo se expandia exponencialmente no tempo e no espaço. Por isso, os mecanismos de formação dos buracos negros primordiais são diferentes".

Os resultados foram publicados na revista Physical Review Letters.

Desde que Stephen Hawking propôs pela primeira vez, na década de 1970, a ideia dos buracos negros primordiais, que os cientistas têm vindo a trabalhar para determinar que tipo de evidências seriam necessárias para comprovar a sua existência e para diferenciá-los dos buracos negros astrofísicos. Recentemente, os astrofísicos voltaram-se para discos giratórios e superaquecidos de partículas de poeira galáctica, energia e gás - os pequenos pontos vermelhos nas imagens do Webb - para encontrar respostas.

"Estes pequenos pontos vermelhos podem rodear buracos negros astrofísicos - e, muito provavelmente, muitos deles fazem-no -, mas também podem ser buracos negros primordiais, caso existam", afirmou De Luca. "Assim, a questão passa a ser: "Quais são os primordiais e como podemos distingui-los?"

Como prova de conceito, os investigadores voltaram-se para QSO1, que os cientistas suspeitavam poder conter um buraco negro primordial com base na sua idade, tamanho e composição. QSO1 existia apenas 700 milhões de anos após o Big Bang e, ao contrário de outros pequenos pontos vermelhos, é quase inteiramente composto por hidrogénio e hélio - os primeiros elementos que se formaram no início do Universo - e carece dos elementos mais pesados que se formaram mais tarde na linha temporal do Universo.

Um buraco negro primordial só seria capaz de crescer até atingir o tamanho de QSO1 e formar um disco giratório em circunstâncias especiais.

"Existem restrições aos buracos negros primordiais decorrentes de observações cosmológicas. Por exemplo, só pode haver um número limitado de buracos negros primordiais no Universo e não pode haver demasiados num determinado enxame", afirmou o coautor Loris Del Grosso, investigador de pós-doutoramento no Departamento de Física e Astronomia.

Os investigadores da Johns Hopkins modelaram três cenários para verificar se um buraco negro primordial poderia, eventualmente, evoluir para um pequeno ponto vermelho com o tamanho de QSO1 e rodeado por essa concentração de outros discos.

O cenário mais provável: um buraco negro primordial mais pequeno atraiu e consumiu o gás e a energia circundantes até crescer para atingir o tamanho de QSO1.

"A porta estava aberta para esta teoria, de que os pequenos pontos vermelhos poderiam ser buracos negros primordiais. Agora abrimos essa porta um pouco mais, ao demonstrarmos que alguns cenários são mais prováveis do que outros", afirmou Del Grosso.

A seguir, os investigadores planeiam explorar quantos dos 100 pequenos pontos vermelhos observados e catalogados poderão ser buracos negros primordiais.

Para provar definitivamente a existência de buracos negros primordiais, os investigadores afirmaram que precisariam de encontrar um buraco negro que fosse demasiado leve para ser um buraco negro astrofísico ou tão antigo que antecede a existência das estrelas.

"Não temos uma compreensão clara do que aconteceu no Universo primitivo, logo após o Big Bang", afirmou De Luca. "Se os buracos negros primordiais existirem, então algo teve de acontecer para os criar, o que constituiria uma descoberta revolucionária na física".

// Universidade Johns Hopkins (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Physical Review Letters)

Quer saber mais?

QSO1:
Wikipedia

Pequenos Pontos Vermelhos (ou LRDs, "Little Red Dots"):
Wikipedia

Buraco negro primordial:
Wikipedia

Buraco negro astrofísico:
NASA
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JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
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