James Webb descobre uma “estrela buraco negro” do tamanho do Sistema Solar

Astrônomos descobriram o que poderia ser um tipo totalmente novo de objeto astrofísico: uma “estrela buraco negro” que combina um buraco negro massivo com um enorme envelope de gás semelhante ao de uma estrela. O objeto, denominado MoM-BH*-1, foi detectado pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA no universo primitivo, apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.

O objeto aparece como um ponto vermelho extremamente brilhante, com tamanho aproximado ao do nosso Sistema Solar. No entanto, estima-se que sua produção de energia seja 100 bilhões de vezes maior do que a de qualquer estrela comum, tornando impossível a fusão nuclear convencional como fonte de energia. Em vez disso, os pesquisadores acreditam que o objeto seja alimentado por um buraco negro central cercado por uma enorme e densa nuvem de gás hidrogênio.

“Acreditamos que haja um buraco negro central com massa 100 mil vezes maior que a do Sol”, afirmou o autor principal, Rohan Naidu, bolsista do Programa Hubble da NASA e bolsista Pappalardo no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. O buraco negro estaria cercado por um envelope extenso de gás com tamanho aproximado do Sistema Solar, conferindo ao objeto sua aparência semelhante à de uma estrela.

A descoberta foi feita como parte do levantamento Mirage ou Miracle (MoM), que analisava as observações do JWST em busca de algumas das galáxias mais antigas do universo. Os pesquisadores notaram que uma fonte particularmente brilhante parecia incomum devido à sua intensa cor vermelha.

Costuma-se considerar que objetos vermelhos em imagens do espaço profundo estejam rodeados por poeira, o que pode alterar a cor aparente de sua luz. No entanto, o MoM-BH*-1 apresentou uma série de outras características incomuns. Sua luz apresentava uma quebra de Balmer excepcionalmente profunda, uma característica espectral associada à absorção de fótons por gás denso nas atmosferas estelares. O objeto também não apresentava praticamente nenhum indício de elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio.

Os pesquisadores então realizaram simulações de diferentes configurações possíveis para descobrir o que poderia produzir o espectro e o brilho característicos do objeto. Eles descobriram que um envelope extremamente denso de hidrogênio poderia explicar as características espectrais incomuns, mas não a quantidade extraordinária de energia que estava sendo emitida.

Um buraco negro acabou sendo a peça que faltava. Ao adicionar um buraco negro em acréscimo ativo aos seus modelos e variar sua massa e outros parâmetros, os pesquisadores encontraram uma configuração que correspondia de perto às observações do JWST. Suas simulações sugerem que o MoM-BH*-1 contém um buraco negro com massa aproximadamente 100.000 vezes maior que a do Sol, cercado por um denso envelope de hidrogênio com tamanho aproximado ao do Sistema Solar.

O objeto proposto é fundamentalmente diferente tanto de uma estrela comum quanto de um buraco negro convencional. Em uma estrela normal, a fusão nuclear fornece a energia, enquanto o gás circundante forma o corpo estelar. Em uma estrela com buraco negro, o buraco negro em processo de acreção atua como fonte de energia, enquanto o gás denso circundante cria um envelope externo semelhante ao de uma estrela. A ilustração que acompanha o material do MIT compara as três estruturas, mostrando o envelope da estrela de buraco negro se estendendo até aproximadamente a escala do Sistema Solar.

A descoberta também poderia ajudar a explicar um dos maiores mistérios levantados pelo JWST: os inúmeros “pequenos pontos vermelhos” que aparecem nas observações do universo primitivo. Esses objetos são extremamente comuns nas imagens do JWST, mas parecem ter desaparecido em grande parte do universo atual.

Os pesquisadores suspeitam que muitos desses pequenos pontos vermelhos possam, na verdade, ser estrelas de buraco negro incorporadas em galáxias primitivas. O MoM-BH*-1 parece incomum porque é tão brilhante que efetivamente ofusca sua galáxia hospedeira, permitindo que os astrônomos observem o que a equipe descreve como luz quase pura de uma estrela de buraco negro.

O estudo, intitulado “Um buraco negro envolto em gás e com luz avermelhada pelo gás no alvorecer cósmico”, foi publicado na revista *Nature*. Se a interpretação for confirmada por observações adicionais, as estrelas-buraco-negro poderiam fornecer uma nova explicação sobre como os buracos negros massivos se formaram e evoluíram no universo primitivo.