A NASA está se preparando para lançar o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman. A data de lançamento está marcada para Agosto. 30 de 2026. Mas o momento pode parecer um pouco tardio para a história cósmica. Nessa altura, o telescópio terá a oportunidade de olhar para trás, para uma era violenta conhecida como “meio-dia cósmico”.
Isso foi há 11 a 12 bilhões de anos. Uma época caótica. Uma época complicada.
E foi exatamente quando os buracos negros estavam destruindo estrelas. Esses eventos são chamados de eventos de interrupção das marés, ou TDEs. Eles são a chave para resolver uma das maiores dores de cabeça da astronomia: como é que os buracos negros ficaram tão grandes tão rapidamente?
TDEs explicam o meio ausente
Vamos ser claros sobre a mecânica. Quando uma estrela se aproxima muito de um buraco negro supermassivo, a gravidade vence. O buraco negro estica a estrela. Muitas vezes é chamado de “espaguetificação”. A estrela é destruída. Redemoinhos de plasma. O buraco negro come.
É uma bagunça. É brilhante. E é a única maneira de ver buracos negros mais leves.
Buracos negros supermassivos geralmente se escondem atrás de horizontes de eventos. A luz não pode escapar. Você não pode vê-los a menos que estejam comendo. E nem todos os buracos negros têm fome.
Os mais leves – aqueles que têm entre 100 mil e 100 milhões de vezes a massa do nosso Sol – são exigentes. Eles não engolem matéria constantemente. Eles ficam dormentes. Até que uma estrela comete um erro.
É aí que entram os TDEs. Eles brilham com intensidade suficiente para ofuscar toda a galáxia hospedeira. Eles acendem as luzes dos buracos negros que, de outra forma, permaneceriam escuros.
Mas aqui está o quebra-cabeça. A ciência anterior sugeria que os TDEs eram raros no universo primitivo. Por que? Porque se pensava que os primeiros buracos negros eram pequenos demais para destruir estrelas. Muito pequeno significa que não há perturbação das marés. Sem TDEs.
Novos dados discordam. Um estudo recente sugere que os TDEs podem ter sido comuns durante o meio-dia cósmico. Especificamente, 1 a 2 bilhões de anos após o BigBang.
Estratégia de pesquisa de Roman
Entre no Telescópio Espacial Romano.
Não é apenas mais um sucessor do Hubble. É uma ferramenta especializada. Seu levantamento no domínio do tempo em altas latitudes observará repetidamente trechos do céu. A área que cobre equivale a 90 luas cheias.
Repetidamente.
Por que repetir a visão? Porque os transientes – eventos que surgem e desaparecem – são passageiros. Roman precisa pegá-los mudando.
Os cientistas estimam que Roman detectará milhares de TDEs todos os anos. E não apenas os próximos. Centenas deles datarão do meio-dia cósmico.
“O Telescópio Espacial Romano será transformador para [a ciência transitória]”, disse Mitchell Karmen. “Podemos encontrar vários eventos de perturbação de marés em distâncias [maiores e] em tempos cósmicos mais antigos do que nunca.”
Ele é da Universidade Johns Hopkins. Ele sabe do que está falando.
Isso é importante. Não se trata apenas de contar eventos. Trata-se de contar os certos.
Resolvendo o quebra-cabeça do crescimento do buraco negro
O Telescópio Espacial James Webb tem enviado dados desde julho de 2022. O que foi encontrado é problemático.
O JWST continua detectando buracos negros supermassivos quando o universo tinha menos de 1 bilhão de anos.
Pense nessa linha do tempo. Um bilhão de anos. É isso. Para que os buracos negros alcancem essas massas – milhões ou milhares de milhões de sóis – é necessário tempo. Eles precisam de fusões. Eles precisam de comida. Um bilhão de anos não é tempo suficiente nos modelos padrão.
A menos que… as sementes fossem diferentes.
Existem duas teorias principais sobre como esses monstros começaram.
A Teoria da Semente Leve
Este é o modelo do colapso estelar. Estrelas enormes morrem. Eles colapsam em pequenos buracos negros. Estes começam com apenas algumas centenas de massas solares.
Então, eles comem. Eles se fundem. Eles crescem rápido. Mas eles começam pequenos.
Se isso for verdade, o universo primitivo deveria estar repleto desses buracos negros de massa intermediária. E se forem intermediários, deveriam estar produzindo TDEs.
A Teoria das Sementes Pesadas
Este é mais direto. Não são necessárias estrelas. Apenas nuvens gigantes de gás e poeira primordiais colapsando diretamente em buracos negros.
Isso começa grande. Talvez milhares de massas solares. Eles pulam a pequena fase. Eles crescem desde o salto.
Mas esse processo é raro. Requer condições específicas e densas. Se as sementes pesadas forem a regra, então os buracos negros intermédios – e os seus TDEs – deverão ser escassos durante o meio-dia cósmico.
Então, como você escolhe?
Você conta os TDEs.
Se Roman detectar milhares de eventos de perturbação das marés durante esta época, isso aponta para sementes leves. Os buracos negros eram comuns, cresciam a partir de remanescentes estelares e destroçavam estrelas.
Se a contagem for baixa? Então as sementes pesadas são provavelmente o caminho principal. Os buracos negros cresceram a partir do colapso direto, deixando poucos objetos intermediários que pudessem causar perturbações.
A caça começa
Roman não irá apenas confirmar essas teorias. Isso irá refiná-los.
A alta sensibilidade do telescópio permite-lhe ver chamas fracas e distantes. Flares que o Hubble ou mesmo o JWST podem perder. Está caçando os fantasmas das primeiras galáxias.
E está caçando-os com eficiência.
O céu fica lotado durante o meio-dia cósmico. As galáxias estão se fundindo. O gás está fluindo. É um ambiente turbulento. Os buracos negros estão ativos. As estrelas estão caindo.
Roman vai olhar direto para a bagunça.
Encontrará as sementes leves? Ou será que as sementes pesadas se manterão firmes? Os dados dirão.
E fará isso observando o céu se desintegrar. De novo. E novamente. E novamente.
