Nova teoria aponta para o maior show de fogos de artifício do universo

Imagine o universo inteiro repentinamente brilhando com luz num clarão que durou apenas um breve instante e depois desaparecendo, deixando para trás os buracos negros mais massivos já descobertos. Esse cenário dramático constitui o cerne de uma nova teoria que pode solucionar um dos maiores mistérios da astronomia sobre buracos negros supermassivos e como eles se tornaram tão enormes tão rapidamente após o Big Bang.

Concepção artística de um buraco negro supermassivo cercado por um disco de acreção e emitindo um jato relativístico (Crédito: ESO) 

O mistério começou quando o Telescópio Espacial James Webb começou a descobrir buracos negros supermassivos nos cantos mais distantes do espaço, existentes quando o universo tinha apenas um bilhão de anos. Esses objetos são tipicamente milhões ou bilhões de vezes mais massivos que o nosso Sol, mas, de alguma forma, atingiram tamanhos tão enormes em uma escala de tempo cósmica muito curta. As teorias tradicionais lutavam para explicar como os buracos negros podiam se acumular tão rapidamente no ambiente esparso do universo primordial.

O astrofísico Jonathan Tan, da Universidade da Virgínia, propôs uma nova estrutura chamada "Pop III.1" que explica não apenas como essas gigantes se formaram, mas também como elas podem ter moldado fundamentalmente o universo primordial. A teoria sugere que a primeira geração de estrelas era diferente de tudo o que vemos hoje, feras estelares supermassivas que atingiram tamanhos incríveis e depois morreram de forma espetacular, deixando para trás as sementes de buracos negros que eventualmente ancorariam galáxias inteiras.

A teoria da População III.1 de Tan sugere uma nova ideia radical: as primeiras estrelas do universo eram supermassivas, crescendo a tamanhos extraordinários sob a influência da aniquilação da matéria escura, um processo que injetou enormes quantidades de energia nessas estrelas gigantes. Essas estrelas da População III.1 eram fundamentalmente diferentes de qualquer estrela que observamos hoje, existindo em um universo repleto de hidrogênio e hélio puros, completamente livre dos elementos mais pesados que caracterizam a formação estelar moderna.

Esta é a primeira imagem de Sgr A , o buraco negro supermassivo no centro da nossa galáxia. É a primeira evidência visual direta da presença deste buraco negro. Foi capturada pelo Telescópio Horizonte de Eventos (Crédito: Colaboração EHT)*

Mas é aqui que a teoria se torna verdadeiramente espetacular. De acordo com o modelo de Tan, essas estrelas supermassivas não se formaram e morreram silenciosamente, muito pelo contrário, elas anunciaram sua existência com flashes brilhantes de luz que ionizaram rapidamente o gás hidrogênio por todo o universo.

"Nosso modelo requer que as estrelas supermassivas progenitoras dos buracos negros ionizem rapidamente o gás hidrogênio no universo, anunciando seu nascimento com flashes brilhantes que preenchem todo o espaço", - Jonathan Tan da Universidade da Virgínia

Essa "ionização instantânea" representa um capítulo até então desconhecido na história do universo, ocorrendo muito antes da ionização que já conhecemos em galáxias normais. As implicações vão muito além da formação de buracos negros. Esse evento de ionização precoce pode ajudar a resolver diversas tensões intrigantes na cosmologia moderna, incluindo a chamada "Tensão de Hubble", uma discordância entre diferentes métodos de medição da taxa de expansão do universo que vem frustrando os astrônomos há anos.

Se confirmada, essa teoria remodelaria fundamentalmente nossa compreensão da fase inicial da evolução do universo. Em vez de um aumento gradual de brilho à medida que as primeiras estrelas normais se formavam lentamente, o universo pode ter vivenciado um espetacular espetáculo de fogos de artifício, com estrelas supermassivas ganhando vida por todo o espaço, apenas para rapidamente se extinguirem e deixarem para trás os enormes buracos negros que se tornariam as âncoras gravitacionais de todas as grandes galáxias que vemos hoje, incluindo a nossa Via Láctea.

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