Astrônomos confirmaram a existência de estrelas de buraco negro no primeiro bilhão de anos do universo, com base em observações do Telescópio Espacial James Webb. Esses objetos, conhecidos como pontos vermelhos pequenos, são vastas bolas de gás alimentadas por buracos negros centrais que brilham como estrelas gigantes. A descoberta resolve um mistério chave sobre essas galáxias compactas e brilhantes.
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou uma população surpreendente de objetos no universo primordial, remontando ao seu primeiro bilhão de anos. Apelidados de pontos vermelhos pequenos (LRDs), eles aparecem como galáxias extremamente compactas, vermelhas e luminosas, diferentes daquelas observadas no universo próximo. Teorias iniciais sugeriam que poderiam ser buracos negros supermassivos cercados de poeira ou galáxias cheias de estrelas densamente compactadas, mas nenhuma explicava totalmente os padrões de luz detectados.
Uma equipe liderada por Anna de Graaff na Universidade de Harvard propôs uma alternativa: estrelas de buraco negro. São esferas densas de gás com um buraco negro no núcleo. À medida que o material se acumula no buraco negro, a liberação de energia gravitacional faz o gás ao redor brilhar, imitando uma estrela, mas em escala massiva — bilhões de vezes mais brilhante que o sol. "Quando o material cai no buraco negro, muita energia gravitacional é liberada, e isso poderia fazer toda a bola de gás ao redor brilhar como uma estrela", explicou de Graaff.
Ao analisar espectros de mais de 100 LRDs, os pesquisadores encontraram padrões que combinam com radiação de corpo negro de uma superfície lisa, semelhante às estrelas, em vez dos espectros complexos de galáxias com fontes de luz mistas. "O modelo de estrela de buraco negro existe há um tempo, mas era considerado tão estranho, mas na verdade parece funcionar e fazer mais sentido", disse Jillian Bellovary no American Museum of Natural History em Nova York. Anthony Taylor na University of Texas at Austin acrescentou: "É apenas uma estrutura simples, mas explica [as observações] muito, muito bem, sem precisar de física exótica real."
Um LRD em destaque, apelidado de "The Cliff", mostrou características espectrais inexplicáveis por modelos anteriores, reforçando o caso para estrelas de buraco negro. "Vimos certas características no espectro que realmente não podiam ser explicadas por nenhum de nossos modelos existentes", observou de Graaff. No entanto, confirmar a presença do buraco negro permanece desafiador devido ao envelope de gás denso e ofuscante. A variabilidade da luz, uma marca de buracos negros em acreção, oferece um teste potencial, embora os limites de observação do JWST dificultem o monitoramento de longo prazo.
Um estudo de Fengwu Sun em Harvard usou uma lente gravitacional para observar um LRD em quatro imagens, abrangendo 130 anos de tempo de viagem da luz. As variações de brilho se assemelhavam às de estrelas pulsantes, mas com maior amplitude, alinhando-se à ideia de estrela de buraco negro. Se verificado, esses objetos poderiam representar uma fase nova no crescimento de buracos negros supermassivos, ausente no universo local. "Isso poderia essencialmente ser como um novo modo de crescimento... desses buracos negros supermassivos", sugeriu de Graaff, embora sua vida útil e contribuição de massa permaneçam incertas.