Muito perto do começo, pensam os cientistas, havia buracos negros.
Esses buracos negros, que os astrônomos nunca detectaram diretamente, não se formaram da maneira usual: o colapso explosivo de uma estrela grande e moribunda em sua própria gravidade. Os pesquisadores acreditam que o assunto nesses buracos negros não foi esmagado pela singularidade pelos últimos suspiros de uma estrela antiga.
De fato, naquela época, nos primeiros 1 bilhão de anos do universo, não havia estrelas antigas. Em vez disso, havia enormes nuvens de matéria, preenchendo o espaço, semeando as galáxias mais antigas. Pesquisadores acreditam que parte desse assunto se aglutinou mais fortemente, no entanto, desmoronando em sua própria gravidade, assim como estrelas antigas mais tarde fizeram com o envelhecimento do universo. Esses colapsos, acreditam os pesquisadores, geraram buracos negros supermassivos que não tinham vida anterior como estrelas. Os astrônomos chamam essas singularidades de "buraco negro direto do colapso" (DCBHs).
O problema com essa teoria, porém, é que ninguém jamais encontrou uma.
Mas isso pode mudar. Um novo artigo do Instituto de Tecnologia da Geórgia publicado em 10 de setembro na revista Nature Astronomy propõe que o Telescópio Espacial James Webb (JWST), que a NASA pretende lançar em algum momento nos próximos anos, seja sensível o suficiente para detectar uma galáxia contendo um buraco negro deste período antigo da história do universo. E o novo estudo propõe um conjunto de assinaturas que podem ser usadas para identificar uma galáxia que hospeda o DCBH.
E esse telescópio ultrapoderoso pode não ter que procurar nos céus por muito tempo para encontrar um.
"Prevemos que o próximo Telescópio Espacial James Webb poderá detectar e distinguir uma galáxia jovem que hospeda um buraco negro de colapso direto ... com apenas 20.000 segundos de tempo total de exposição", escreveram os pesquisadores. (Mais tarde, eles observaram que havia alguns elementos "brutos" nessa estimativa de tempo.)
Para fazer sua previsão, os pesquisadores usaram um modelo de computador para simular a formação de uma DCBH no início do universo. Eles descobriram que, quando um DCBH se forma, ele faz com que muitas estrelas enormes, de vida curta e livres de metal se formem ao seu redor. Portanto, a luz proveniente de sua galáxia hospedeira conteria assinaturas de estrelas com baixo teor de metais.
Eles também descobriram que um DCBH emergente emite freqüências altas e elevadas de radiação eletromagnética que o JWST poderia reconhecer - embora essa radiação tivesse viajado tão longe, de uma galáxia se movendo tão rápido na direção oposta, que teria mudado de vermelho para radiação infravermelha por o tempo que chegou ao nosso sistema solar. (A luz é deslocada para vermelho ou muda para comprimentos de onda mais longos, à medida que os objetos do universo se afastam um do outro.)
E isso explica a razão subjacente pela qual os pesquisadores ainda podem especular (em termos muito avançados) sobre como uma DCBH deve ser para o JWST e esperar que o JWST chegue ao espaço: para estudar o universo primitivo, os cientistas olhar muito para longe, para uma luz muito antiga que viaja há muito tempo. Essa luz é especialmente fraca e, sem um instrumento tão sensível quanto o JWST, a humanidade atualmente não tem como detectá-la.
Uma vez que o JWST é lançado, ele deve ser capaz de detectar um DCBH em uma ordem relativamente curta, escreveram os pesquisadores. Isso ocorre porque existem muitos buracos negros que os pesquisadores já podem detectar do universo um pouco mais tarde que eles suspeitam serem DCBHs. Mas esses buracos negros estão mais próximos da Terra, de modo que os sinais que a humanidade agora pode detectar a partir deles foram criados mais tarde em suas vidas, quando as evidências de como eles se formaram se perderam.
Há uma série de perguntas abertas sobre DCBHs que o JWST pode responder, disseram os pesquisadores em um comunicado - como se um DCBH se forma e depois faz com que uma galáxia se forme em torno dele, ou se os DCBHs se formaram após o problema ao seu redor já ter se aglomerado. juntos em estrelas.
"Este é um dos últimos grandes mistérios do universo primitivo", afirmou Kirk Barrow, primeiro autor do artigo e recém-doutorado pela Escola de Física da Georgia Tech. "Esperamos que este estudo seja um bom passo para descobrir como esses buracos negros supermassivos se formaram no nascimento de uma galáxia".
