O que é a galáxia mais distante observada? Buraco negro supermassivo ou um super berçário estelar?

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu na última semana a galáxia mais distante já registrada. A galáxia, que recebeu o nome de HD1, está a cerca de 13,5 bilhões de anos-luz de distância.

HD1 foi descoberta após mais de 1.200 horas de observação com os Telescópios Subaru, VISTA, Infravermelho do Reino Unido e Telescópio Espacial Spitzer. Se considerarmos um telescópio observando direto ao longo de uma noite de 8 horas, isso equivaleria a 150 noites de observação. Conforme destacou o astrofísico do Observatório Nacional (ON/MCTI), Dr. Ricardo Ogando, isso mostra a dificuldade de se medir com segurança o sinal de uma fonte tão distante, precisando acumular muito tempo de observação.

Para Yuichi Harikane, astrônomo da Universidade de Tóquio que descobriu a galáxia, foi um trabalho muito difícil encontrar HD1 em mais de 700.000 objetos: “A cor vermelha do HD1 combinava muito bem com as características esperadas de uma galáxia a 13,5 bilhões de anos-luz de distância, e fiquei um pouco arrepiado quando a encontrei.”

HD1, objeto em vermelho, aparece no centro de uma imagem ampliada. Crédito: Harikane et al.

Buraco negro ou “berçário” das primeiras estrelas do universo?

De acordo com os cientistas envolvidos na descoberta, existem duas ideias plausíveis sobre o que é a HD1. A primeira opção é que a galáxia está formando estrelas a uma taxa surpreendente e é o lar de estrelas da População III, as primeiras estrelas do universo que nunca foram observadas – com exceção, talvez, da recente observação da estrela mais distante do universo.

A segunda ideia é que HD1 pode conter um buraco negro supermassivo com cerca de 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol. Embora os pesquisadores ainda não tenham certeza sobre o que HD1 é, o que já se sabe é que HD1 é extremamente brilhante na frequência do ultravioleta, faixa de frequência da luz associada a processos energéticos.

Inicialmente, os cientistas classificaram HD1 como uma galáxia starburst normal, ou seja, uma galáxia com um surto de formação estelar, e que conhecemos várias no universo. Contudo, após calcular a taxa de produção de estrelas, eles suspeitaram que HD1 poderia não estar formando estrelas “normais”. Isso porque eles obtiveram como resultado dos cálculos uma taxa “incrível” de mais de 100 estrelas por ano, número pelo menos 10 vezes maior do que o esperado para galáxias starburst típicas.

Segundo o Fabio Pacucci, astrônomo do Centro de Astrofísica e principal autor do estudo que tenta entender a natureza dessa fonte distante, a primeira população de estrelas que se formou no universo era mais massiva, mais luminosa e mais quente do que as estrelas de hoje em dia. Então, assumindo que as estrelas produzidas em HD1 são essas primeiras estrelas, suas propriedades podem ser explicadas mais facilmente:

“De fato, as estrelas da População III são capazes de produzir mais luz UV do que as estrelas normais, o que poderia esclarecer a luminosidade extrema no ultravioleta de HD1.”

Por outro lado, um buraco negro supermassivo também poderia explicar a luminosidade extrema de HD1. Afinal, à medida que o buraco negro “engole” quantidades enormes de gás, fótons de alta energia podem ser emitidos pela região ao redor do buraco negro. Segundo os pesquisadores, se este for o caso para HD1, seria o primeiro buraco negro supermassivo conhecido pela humanidade, observado a cerca de 330 milhões de anos após o Big Bang, muito mais distante que o atual detentor do recorde, observado a cerca de 670 milhões de anos após o Big Bang.

De acordo com o Dr. Ricardo Ogando, ainda é difícil fazer uma aposta sobre se HD1 é um buraco negro ou “berçario” das primeiras estrelas do universo:

“Esses dois tipos de cenários são fonte de confusão até mesmo para galáxias mais próximas. Assim, apenas com mais observações poderemos definir melhor o que está acontecendo no universo muito, muito distante.”

De fato, a partir de agora, por meio do Telescópio Espacial JWST, a equipe de pesquisa observará mais uma vez o HD1 para verificar sua distância da Terra. Se os cálculos atuais estiverem corretos, HD1 será a galáxia mais distante – e mais antiga – já registrada.

De qualquer forma, a descoberta de HD1 é importante para conhecermos melhor como as galáxias e o universo se formaram:

“Adaptando ditados populares, só uma galáxia não faz verão, mas de galáxia em galáxia, preenchemos o vazio do conhecimento de como as galáxias se formaram no início do universo. Essas são observações muito difíceis. Esperamos que novos instrumentos e telescópios nos ajudem a preencher mais rapidamente esse vazio” , ressaltou Ogando.

O astrofísico destacou ainda que essa observação nos ajuda a vincular melhor os modelos de formação de galáxias, seja ao revelar galáxias formadas pelas primeiras populações de estrelas – algo inédito –, ou mostrando que o universo foi capaz de produzir um buraco negro supermassivo em um curto intervalo de algumas centenas de milhões de anos.