UM BURACO NEGRO PESADO 470 MILHÕES DE ANOS DEPOIS DO BIG BANG

Quasares alimentados por buracos negros de bilhões de massas solares já existiam quando o universo tinha menos de um bilhão de anos. Como eles ficaram tão grandes, tão rápido, é um dos enigmas em aberto da astronomia. Levantamentos de campo amplo encontraram centenas desses monstros, mas apenas os mais luminosos.

O Telescópio Espacial James Webb mudou o quadro. Ele consegue ver núcleos galácticos ativos muito mais fracos — galáxias cujo buraco negro central está se alimentando — ao captar linhas de emissão largas: luz de gás que orbita tão rápido perto do buraco negro que suas linhas espectrais — as cores precisas que cada elemento emite — ficam borradas. Muitos desses objetos são fontes compactas, de aparência muito vermelha, apelidadas de “Little Red Dots” (pequenos pontos vermelhos), cuja natureza ainda é debatida.

Uma busca sem atalhos

Xingyao Cai, Akio K. Inoue, Masafusa Onoue e colegas, liderados a partir da Universidade Waseda, em Tóquio, examinaram os espectros públicos do DAWN JWST Archive: 1.247 fontes com distâncias seguras entre redshift 6 e 10,3 — o redshift, escrito z, mede quanto a expansão do universo esticou a luz delas: quanto maior ele é, mais distante está a fonte e mais longe no passado a vemos. Eles não fizeram pré-seleção por cor ou tamanho. Para cada espectro, perguntaram se um modelo com uma linha larga de hidrogênio se ajusta melhor que um sem ela. 66 candidatos passaram.

O mais distante é o MoM-BL-z10, observado no programa “Mirage or Miracle”, em redshift z = 9,9837 — quando o universo tinha apenas 470 milhões de anos.

Sua linha larga de hidrogênio-beta, emitida como luz visível azul-esverdeada, chega até nós esticada cerca de onze vezes (1 + z), no infravermelho, a 5,35 micrômetros, logo além do corte de 5,3 micrômetros do processamento padrão do Webb. Ela só ficou visível porque a redução de dados do arquivo recupera esse trecho extra do espectro.

Imagens do Webb do MoM-BL-z10 em sete filtros (no alto) e seu espectro, com a linha larga de hidrogênio-beta ajustada à direita. — Figura 1, Cai et al. (2026), arXiv:2610.28735, CC BY 4.0.

Pesando o buraco negro

A linha larga é detectada com uma razão sinal-ruído de 3,87, pouco acima do limiar de 3 que os autores tinham fixado. A luz do gás que vem em nossa direção é deslocada para um lado, a do gás que se afasta, para o outro (o efeito Doppler), então a largura da linha é medida como uma dispersão de velocidades: 3.480 quilômetros por segundo (com grandes incertezas: −950, +2.040). Razões entre outras linhas, de neônio e oxigênio, colocam o objeto entre os núcleos ativos, e não entre as galáxias comuns formadoras de estrelas.

Combinar a velocidade do gás com o brilho da fonte, que fixa o tamanho da região de onde vem a luz, dá uma massa “virial” — a primeira estimativa desse tipo em redshift 10:

• com a receita padrão usada para quasares, cerca de 36 milhões de massas solares (3,6 × 10⁷, entre aproximadamente 19 e 94 milhões), alimentando-se a 11% de sua taxa máxima teórica, o limite de Eddington — o teto além do qual a luz da matéria que cai empurra o gás para longe e deixa o buraco negro sem alimento;
• com uma receita proposta para os Little Red Dots, e supondo que ele se alimente nesse máximo, cerca de 2,1 milhões de massas solares — 17 vezes menos.

O objeto parece compacto e tem as cores esperadas de um Little Red Dot, mas os autores se recusam a classificá-lo assim com os dados atuais.

Pesado demais, cedo demais

A equipe reconstruiu como esse buraco negro poderia ter crescido, começando em redshift 25, muito antes dos 470 milhões de anos em que ele é visto. A partir de uma semente leve — o resto de uma estrela de 10 a 100 massas solares —, chegar a 36 milhões de massas solares exige uma taxa média de cerca de duas vezes o limite de Eddington. Uma semente pesada de 10.000 a 100.000 massas solares, talvez nascida do colapso direto de uma nuvem de gás, poderia chegar lá alimentando-se no limite. Na taxa observada de 11%, ele nunca poderia ter crescido tanto: deve ter comido mais rápido no passado.

Histórias de crescimento possíveis: a estrela amarela (massa padrão) fica onde as sementes leves precisam de alimentação super-Eddington e as sementes pesadas bastam. — Figura 5, Cai et al. (2026), arXiv:2610.28735, CC BY 4.0.

Mesmo a massa menor continua difícil de alcançar a partir de uma semente estelar crescendo no limite.

No limite do que o Webb consegue

O MoM-BL-z10 é agora o núcleo ativo de linhas largas mais distante conhecido, além do CAPERS-LRD-z9, em z = 9,29. Dois candidatos anteriores perto do redshift 10, UHZ1 e GN-z11, nunca mostraram uma linha larga detectada com segurança. Como a linha do hidrogênio aqui fica bem na borda do espectrógrafo do Webb, os autores suspeitam que o redshift 10 possa estar perto do limite prático para encontrar buracos negros fracos dessa maneira. Uma busca maior, com um catálogo completo, está em preparação.