O Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla inglesa), é considerado o melhor telescópio do mundo de sempre. Foi lançado para o Espaço em 2021, como sucessor do Hubble, que estava em órbita desde 1990. Há três anos, foi possível assistir em direito ao momento histórico do lançamento do James Webb para o Espaço. Hoje, encontra-se a cerca de 1.5 milhões de km da Terra, e vai-nos acompanhando no nosso movimento orbital em torno do Sol.
Recentemente, o JWST descobriu um buraco negro supermassivo, em crescimento, desde os primórdios do universo. A tonalidade avermelhada da luz detetada pelo telescópio indica que o buraco negro foi visto a cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang. Isto é, no “Universo primitivo”, a mais de 12 biliões de anos-luz da Terra.
A equipa, liderada pelo Dr. Lukas Furtak e Prof. Adi Zitrin, da Universidade Ben-Gurion do Negev (Berseba, Israel), conseguiu determinar a massa do buraco negro supermassivo com os dados recolhidos pelo JWST. Com uma massa cerca de 40 milhões de vezes maior que a do Sol, o buraco negro descoberto é surpreendentemente desproporcional quando comparado com a galáxia em cujo centro se encontra.
Segundo Furtak, o black hole em causa está rapidamente a consumir todo o gás e a poeira que o rodeia, o que nos mostra que está em crescimento muitíssimo ativo. Assim que a equipa recebeu e começou a analisar os dados que lhes foram enviados pelo JWST, suspeitaram, de imediato, que “os três objetos avermelhados nas imagens que o telescópio capturou” eram semelhantes às de um quasar.
Mas o que significa isto? Mais, que impacto tem esta descoberta cientificamente? A Forbes explica-lhe, de maneira menos complicada. Das diferenças entre os Telescópios Espaciais Hubble e James Webb à cronologia do Universo, e da famosa teoria de Albert Einstein aos quasares, equacionamos-lhe a magnitude desta descoberta e que os mistérios que, com ela, começamos a poder desvendar.
Telescópio Espacial Hubble vs O Telescópio Espacial James Webb
O Telescópio Espacial Hubble, de 1990, foi fundamental para o aprofundamento do nosso conhecimento do Universo visível. Foi com ele, através das imagens que capturou, que tivemos a oportunidade de, entre outras coisas, constatar, como que ao vivo, várias colisões entre cometas, observar planetas fora do nosso Sistema Solar, e aprendemos a saber detetar vários buracos negros e galáxias.
O Hubble está circular numa órbita a apenas 600 km da Terra.
As imagens do Hubble foram captadas a partir observações que foram feitas na chamada ‘região visível’ e ‘ultravioleta’ do espectro de radiação eletromagnética. Os comprimentos de onda que detetava – que resultaram nas imagens a que hoje temos acesso – permitiram que o Hubble conseguisse ver objetos a 13.4 biliões de anos-luz da Terra.
Já o Telescópio Espacial James Webb, de 2021, não só é um óbvio e enorme upgrade relativamente a este último, como reflete o interesse da NASA, a agência espacial norte-americana, em desvendar muitos dos mistérios referentes às origens do Universo. Está localizado muito mais longe que o Hubble (no ponto de equilíbrio gravitacional apelida do de L2, Lagrange 2; tem espelhos muitíssimo maiores; e inclui um espectro que vai ao ‘infravermelho’, aumentando assim a leitura e definição conseguida.
O JWST – cujo projeto teve o custo de 8.8 biliões de dólares, cerca de 8.1 biliões de euros –, é considerado 100 vezes mais potente que o antecessor.
Como a missão principal do JWST é a de estudar o chamado “Universo primitivo”, o telescópio usa esses espectros de infravermelhos para o fotografar. A razão pela qual se usam infravermelhos é “simples”: alguns objetos celestes são mais visíveis quando os utilizamos. O resultado? A nitidez é maior quando o incluímos. Mais ainda, a radiação infravermelha consegue viajar mais facilmente por entre as nuvens de poeiras pré-estelares, o que nos ajuda a ver (e perceber) o que acontece no seu interior ao os conseguirmos discernir. Tal é ajudado pelo facto que à medida que a radiação proveniente do universo mais distante se aproxima de nós, o seu comprimento de onda aumenta. Quer isto dizer que, ao usarmos infravermelhos, a ‘região visível’ (aquilo que conseguimos ver) do espectro de radiação eletromagnética passa a incluir partes do espectro que de outra forma nos seriam impercetíveis.
As 5 ‘fases’ do Universo
Em termos cronológicos, e de maneira a simplificar o que é uma matéria densa e complexa, podemos pensar no Universo como que ‘dividido’ em cinco fases: o muito primitivo, o primitivo, a ‘idade das trevas’, o Universo como o vemos hoje e, por fim, o Universo futuro.
O Telescópio Espacial James Webb consegue ver objetos a 13.7 biliões de anos-luz da Terra. Ou seja, consegue obter imagens de objetos tal como eles eram no Universo primitivo, ao captar a luz que deles nos chega.
O que são quasares?
Os quasares são núcleos galácticos ativos, maiores que estrelas, mas de dimensões mais pequenas que as necessárias para serem considerados galáxias.
Um quasar é formado, ou ‘alimentado’, pelas enormes quantidades de matéria à volta de buracos negros supermassivos, como o que foi agora descoberto.
Segundo Furtak, os quasares formam discos de gás e poeira (chamados discos de acreção) que são aquecidos pela influência gravitacional dos buracos negros e fazem-nos brilhar intensamente.
A enorme quantidade de radiação emitida pelo buraco negro supermassivo observado pelo JWST, fez com que este aparecesse como um conjunto de “pontos vermelhos” nas fotografias capturadas. Foi então que a equipa de cientistas começou a analisar, ao detalhe, as imagens; e que se aperceberam que não se tratava apenas de uma galáxia em formação estelar – mas sim de um quasar a ser alimentado pelo buraco negro que tinha no meio.
É de notar que não teria sido possível encontrar este quasar no espaço, mesmo com as lentes poderosas do Telescópio Espacial James Webb, sem a presença de um dos efeitos previstos por Albert Einstein, em 1915: as lentes gravitacionais resultantes da distorção da curvatura do espaço que aqui e ali se alinham.
Einstein: A Teoria da Relatividade Geral
Publicada em 1915, a teoria de Einstein veio mudar a forma como percebemos e pensamos sobre o Universo. Até então, as leis da gravidade de Isaac Newton em muito regiam os quadros teóricos da Física. Newton encarava a gravidade como sendo “uma força”, e considerava que a massa dos objetos determinava a força da gravidade por eles atraída. Quanto maior a massa de um objeto, maior a “força”. Ou seja: “matéria atrai matéria, na razão direta do produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre estes”.
Contudo, apesar deste quadro analítico explicar muito daquilo que observávamos, noutras instâncias não o lograva fazer. Para as conseguir explicar, nasceu a surpreendente teoria do renomado físico teórico alemão, Albert Einstein – que as imaginou como uma só ao reconsiderar as três dimensões “clássicas” (altura, largura e profundidade) como fundidas numa quarta dimensão, a dimensão do tempo unido com o espaço, a que chamou espaço-tempo. Este novo olhar, levou-o a encarar a “gravitação”, não como uma força, mas antes como o resultado do movimento resultante de uma espécie de “tecido curvo e esticado” que, com objetos de grande massa, vai ganhado curvaturas para onde como que “caem” outros corpos celestes que lhes são próximos.
Segundo Einstein, são estas curvaturas do espaço-tempo que nos fazem sentir a força da gravidade. A Terra está em órbita à volta do Sol, não porque a massa do Sol nos atrai, mas porque a Terra segue o trajeto – a linha geodésica – resultante da distorção que a enorme massa do Sol cria no espaço-tempo.
Em 1919, a teoria de Einstein foi provada, em São Tomé e Príncipe, durante um eclipse total do Sol.
A equipa que descobriu o buraco negro supermassivo afirmou que o efeito previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein, que date de 1915, foi fundamental para que este quasar e o seu buraco negro central fossem encontrados.
A curvatura existente no espaço-tempo desvia, “estirando-a”, a trajetória da luz emitida pelos objetos: o que, como uma lente, pode multiplicar os seus desvios. Este efeito faz com que a luz pareça estar a ser emitida de vários pontos diferentes do universo: a chamada “lente gravitacional”.
Neste caso em concreto, afirma Zitrin, o Telescópio Espacial James Webb usou um cluster de galáxias como lente ampliadora de luz, para conseguir ver galáxias que até então nos eram invisíveis. Ao fazê-lo, estes cientistas conseguiram descobrir o quasar extremamente vermelho, inicialmente identificado como “três pontos avermelhados” nas imagens.
Zitrin acrescenta que a equipa baseou-se “num modelo numérico de lente, previamente construído”, para confirmar que os três pontos vermelhos eram apenas múltiplas imagens do mesmo quasar; e não vários quasares.
“A amplificação de luz, através da lente gravitacional, fez com que conseguíssemos perceber o extraordinário tamanho deste buraco negro supermassivo”, acrescenta Jenny Greene, que também faz parte da equipa e é investigadora da Universidade de Princeton. “Mesmo que consideremos todas as estrelas possíveis dentro daquela área pequena, o buraco negro representaria, pelo menos, 1% da massa total do sistema”, continuou.
Qual a magnitude desta descoberta?
A descoberta conseguida por estes cientistas, com as imagens do JWST, promete tornar-se num marco importante da nossa História. Mas suscita-nos, também, mais dúvidas, as quais, subsequentemente, nos fazem pensar. O que, numa mudança de paradigma, nos levam a criar novos enquadramentos analíticos no que diz respeito às possíveis explicações do “pouco” tempo que levou estes corpos celestiais a atingirem tão extraordinários tamanhos, na madrugada visível do nosso Universo.
Com uma massa cerca de 40 milhões de vezes maior que a do Sol, o buraco negro descoberto é surpreendentemente desproporcional quando comparado à galáxia no meio da qual se encontra. A surpresa reside, sobretudo, no facto deste buraco negro ter sido observado a cerca de 700 milhões de anos após o Big Bang, nos primórdios do Universo. Ou seja, a mais de 12 biliões de anos-luz da Terra.
Mas como é que podem buracos negros supermassivos – que por vezes têm massas milhões ou biliões de vezes superiores à do Sol – ter tido tempo se desenvolverem desta maneira?
Greene afirma que vários outros buracos negros supermassivos, também no universo primordial, “demonstram um comportamento semelhante” ao deste. Também não é claro, acrescenta Greene, como é que os “buracos negros e as galáxias ‘hospedeiras’ interagem entre eles”.
Novos mistérios desvendados?
Uma nova perspetiva? Talvez. Por enquanto, as dúvidas persistem e continuam a emergir. O Telescópio Espacial James Webb tem detetado, ao longo do tempo, mais alguns destes pequenos pontos vermelhos. Estes também podem indicar que existem (ou existiram) muitos mais quasares alimentados por buracos negros supermassivos em crescimento, no que consideramos como sendo o Universo primordial. Ou que, talvez, o Universo seja mais antigo do que pensávamos… Porventura em breve se venha a desvendar o enigma que pode estar por trás destes tamanhos de escalas astronómicas – literalmente falando.
Por enquanto, a nossa perspetiva futura está como que num equilíbrio instável. “É o equivalente astrofísico ao problema do ovo e da galinha. Não sabemos o que veio primeiro – a galáxia ou o buraco negro; nem sabemos quão massivos eram os primeiros buracos negros nem como cresceram”, concluiu Zitrin.
Curioso é o facto de ter sido descoberto, recentemente, um outro objeto, maior, no nosso Universo visível, com características absolutamente gigantescas. Este último, descoberto por outra equipa, também é um buraco negro, e tem 17 biliões de vezes a massa do nosso Sol com uma luminosidade 500 triliões de vezes maior. Mais, por cada dia nosso (24 horas), “consome” uma massa igual à do nosso Sol.
A magnitude destas descobertas sugere aos cientistas a iminência de uma mudança profunda dos nossos paradigmas cosmológicos quanto às nossas percepções do Universo.
