Muito têm os astrónomos especulado acerca dos misteriosos "Pequenos Pontos Vermelhos" (ou LRDs, sigla inglesa para "Little Red Dots") observados nas imagens do Universo primitivo captadas pelo Telescópio Espacial James Webb: podem ser galáxias, buracos negros, quase-estrelas, surtos de formação estelar... ou algo completamente diferente.

Agora, num novo estudo, os investigadores demonstram que um tipo específico de estrela, designada por estrela supermassiva, pode explicar as características surpreendentes dos LRDs, incluindo os seus espetros invulgares, a sua aparência compacta no céu e a sua abundância de azoto.

"Tanto quanto sei, é o primeiro modelo capaz de explicar muitas das propriedades observadas de uma só vez, desde os espetros à morfologia e às assinaturas químicas", afirmou Devesh Nandal, do HCO (Harvard College Observatory), que faz parte do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian. "Até os cenários concorrentes estão agora a invocar as estrelas supermassivas como o motor central".

Os LRDs são fontes de luz compactas, vermelhas e extremamente brilhantes, e o que quer que esteja a emitir a luz já existia quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos. O seu espetro de luz revela a presença de hidrogénio de formas que os atuais modelos astronómicos de galáxias jovens ou de núcleos galácticos ativos comuns não conseguem explicar.

No entanto, muitos LRDs observados não apresentam a forte emissão de raios X ou de ondas de rádio que os astrónomos esperariam de um buraco negro supermassivo em crescimento.

"Os pequenos pontos vermelhos são misteriosos porque combinam pistas que normalmente não se encaixam", afirmou Nandal. "Parecem estar a dizer-nos que algo muito luminoso está escondido no interior de gás denso".

Num trabalho anterior, Nandal e os seus colaboradores demonstraram que estrelas gigantes, com massas cerca de 100.000 vezes superiores à do Sol, podem reproduzir espetros-chave muito semelhantes aos dos LRDs, incluindo padrões invulgares de hidrogénio.

O novo estudo procura determinar se essas estrelas também podem criar os densos "casulos" de gás que fazem com que os LRDs pareçam tão compactos nas imagens do James Webb.

Os investigadores acompanharam os ciclos de vida e a evolução de algumas estrelas gigantes conhecidas e analisaram a forma como estas parecem, através dos nossos telescópios, piscar e perder massa. Descobriram que estas estrelas não perdem massa na fase final da sua vida, como acontece com muitas outras estrelas. Em vez disso, passam por discretos e poderosos episódios de pulsação a que os investigadores chamam de "modo estranho". Este comportamento invulgar ejeta estruturas de gás semelhantes a conchas.

"O espetro e a morfologia são duas facetas do mesmo problema físico", afirmou Nandal. "O espetro indica-nos que tipo de fonte está a produzir a luz e como essa luz é processada, enquanto a estrutura nos indica onde se encontra o material circundante e quão compacto este deve ser".

Com base nos seus modelos, os investigadores demonstram que uma única estrela supermassiva pode criar tanto as assinaturas espetrais como a camada compacta de gás observadas nos LRDs.

Os investigadores referem que o material ejetado é principalmente hidrogénio e hélio, mas também contém azoto. As observações dos LRDs começam a revelar espetros semelhantes, ricos em azoto, o que constitui mais uma evidência a favor da sua teoria das estrelas gigantes.

Após a sua última ejeção, estas estrelas continuam a evoluir até sofrerem um colapso direto, formando a semente de um buraco negro supermassivo.

"O que acho mais fascinante é que este resultado reúne muitas pistas independentes num único quadro físico", afirmou Nandal.

O próximo objetivo da equipa é transformar estas propriedades em previsões completas para os espetros detalhados dos LRDs, para que as observações do James Webb possam testar diretamente a sua teoria.

// Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico anterior por Nandal e colaboradores (The Astrophysical Journal)

Quer saber mais?

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

Buraco negro supermassivo:
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