Astrónomos propuseram uma nova explicação para algumas das galáxias mais intrigantes do início do Universo, apelidadas de "pequenos pontos vermelhos".

No estudo, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, os autores Fabio Pacucci e Abraham (Avi) Loeb, do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, sugerem que essas galáxias são o resultado de halos de matéria escura que giram muito lentamente, uma estrutura cósmica extremamente rara.

Estes objetos fracos e compactos, descobertos em imagens do espaço profundo pelo Telescópio Espacial James Webb, desafiam a compreensão dos cientistas sobre o modo como as galáxias e os buracos negros se formaram no início do Universo.

O artigo científico oferece uma explicação física para as propriedades distintas dos pontos. "Os pequenos pontos vermelhos são galáxias distantes muito compactas e vermelhas que eram completamente indetetáveis antes do Telescópio Espacial James Webb", disse Pacucci. "São, sem dúvida, a descoberta mais surpreendente do JWST até agora. O nosso trabalho mostra que podem formar-se naturalmente em halos de matéria escura com rotação muito baixa".

Um quebra-cabeças no Universo primitivo

Estas galáxias são visíveis principalmente quando o Universo tinha apenas mil milhões de anos, mas provavelmente formaram-se muito antes, disse Pacucci, durante um período conhecido como o amanhecer cósmico. Apesar de terem cerca de um-décimo do tamanho das galáxias típicas, as observações astronómicas mostram que parecem excecionalmente brilhantes. Os astrónomos pensam que a sua marcante cor vermelha sugere que estão envoltas em poeira ou repletas de estrelas mais antigas.

Durante anos, os astrónomos debateram se a luz que observamos destes objetos é gerada por estrelas ou por buracos negros supermassivos centrais.

"É um mistério fundamental", disse Pacucci. "Se contiverem buracos negros, esses mesmos buracos negros são enormes para galáxias tão pequenas. Mas se elas contiverem apenas estrelas, as galáxias são compactas demais para conter todas elas, atingindo densidades estelares centrais que são impensáveis".

Em vez de se concentrarem no que alimenta os pontos luminosos, Pacucci e Loeb adotaram uma abordagem diferente: examinaram como esses objetos poderiam, em primeiro lugar, ser formados.

O ciclo de baixa rotação

Os halos de matéria escura são estruturas invisíveis e giratórias em torno das quais as galáxias se formam. No seu artigo científico, os autores mostram que os pontos luminosos se formaram em halos que estão no 1% mais baixo da distribuição de rotação. Por outras palavras, 99% de todos os halos giram mais depressa do que estes. Estes halos de baixa rotação criariam, naturalmente, galáxias extremamente compactas. Muito parecido com baloiços num carrossel, quanto mais rápido o halo gira, mais alto os baloiços se levantam, fazendo com que a galáxia que se forma no seu centro se expanda; da mesma forma, uma rotação lenta mantém os baloiços mais baixos.

Esta hipótese também explica porque é que os pontos luminosos são relativamente raros: representam apenas 1% da abundância de galáxias típicas, mas são mais comuns do que os quasares, os centros extremamente brilhantes de buracos negros supermassivos que brilham no centro de algumas galáxias.

Além disso, a teoria ajuda a esclarecer porque é que os pontos luminosos só são observados durante um breve período de mil milhões de anos no início do Universo. À medida que o Universo evolui, os halos de matéria escura crescem e ganham mais momento angular, tornando mais difícil a formação de galáxias compactas e de baixa rotação.

"Os halos de matéria escura são caracterizados por uma velocidade de rotação: alguns deles giram muito devagar e outros giram mais depressa", disse Loeb. "Mostrámos que, se assumirmos que os pequenos pontos vermelhos estão tipicamente no primeiro percentil da distribuição de rotação dos halos de matéria escura, então podemos explicar todas as suas propriedades observacionais".

Ambientes ideais para buracos negros

Embora o artigo científico não esclareça se os pequenos pontos vermelhos são alimentados por estrelas ou buracos negros, sugere que são ambientes ideais para o rápido crescimento de estrelas ou buracos negros.

"Os halos de baixa rotação tendem a concentrar massa no centro, o que facilita a acreção de matéria por um buraco negro ou a rápida formação estelar", disse Pacucci.

Alguns dos pequenos pontos vermelhos mostram linhas de emissão amplas nos seus espetros, o que pode ser um sinal de buracos negros ativos, mas não apresentam a emissão de raios X normalmente associada a eles. Pacucci está a liderar novos programas para compreender melhor a natureza peculiar destas fontes astrofísicas. Por exemplo, encontrar galáxias semelhantes mais próximas irá esclarecer para o que evoluem mais longe no espaço.

"O nosso trabalho é um passo em frente para compreender estes objetos misteriosos", disse. "Podem ajudar-nos a entender como os primeiros buracos negros se formaram e coevoluíram com as galáxias no início do Universo".

// Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

Quer saber mais?

Pequenos pontos vermelhos (ou LRDs, "Little Red Dots"):
Wikipedia

Matéria escura:
Wikipedia

Buraco negro supermassivo:
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