Na constelação austral da Fornalha existe um pedacinho de céu que, a olho nu, não tem nada de especial. Ainda assim, poucos lugares do cosmos foram tão vasculhados quanto ele. Foi justamente ali que o Telescópio Espacial James Webb flagrou um sinal que ninguém consegue explicar.
O brilho apareceu duas vezes, em observações feitas com quase três meses de intervalo, num ponto onde nenhuma imagem anterior do Webb ou do Hubble mostra objeto algum. A detecção foi descrita por uma equipe liderada pelo astrofísico Mason Huberty, da Universidade de Minnesota, em estudo publicado na revista The Astrophysical Journal.
Isso não significa que o lugar esteja vazio. Pode haver ali algo fraco demais para ser visto normalmente e que, por um breve período, liberou uma explosão de luz. Por enquanto, porém, nenhuma explicação se encaixa bem.
Um pedaço de céu que o Hubble encarou por mais de 270 horas
A região em questão é a mesma do famoso Campo Ultraprofundo do Hubble. Para produzir essa imagem, o telescópio ficou apontado para o mesmo ponto por mais de 270 horas, o equivalente a mais de 11 dias de exposição.
O resultado revelou quase 10 mil galáxias, algumas a bilhões de anos-luz de distância. Quando o Webb entrou em operação, era natural que seus espelhos dourados mirassem o mesmo lugar, usando sua sensibilidade muito maior no infravermelho para encontrar o que o Hubble pode ter deixado passar.
O espectrógrafo usado como caçador de objetos invisíveis
Para entender por que o sinal é tão estranho, vale lembrar como os astrônomos estudam a luz. Uma imagem de telescópio é uma combinação de fotos tiradas com filtros diferentes, cada um captando uma faixa de cores. Mas alguns instrumentos fazem algo a mais: separam a luz em seus comprimentos de onda.
Pense num prisma que transforma a luz branca em arco-íris, só que com um detalhamento muito maior. Essa técnica, chamada espectroscopia, revela detalhes escondidos. A luz do Sol, por exemplo, parece branca, mas ao ser decomposta mostra linhas escuras onde átomos da atmosfera solar absorveram cores específicas.
Outros objetos fazem o contrário e produzem linhas brilhantes, chamadas linhas de emissão. Elas surgem quando átomos ou moléculas liberam energia na forma de luz em comprimentos de onda bem definidos, como uma assinatura química.
Normalmente, os astrônomos escolhem um alvo já conhecido e posicionam as minúsculas persianas do espectrógrafo de infravermelho próximo do Webb, o NIRSpec, para deixar entrar apenas a luz daquele objeto. Funciona muito bem, com uma limitação óbvia: é preciso saber antes onde o alvo está.
A equipe de Huberty fez quase o oposto. Os pesquisadores abriram praticamente todas as persianas, fechando só aquelas que cobriam objetos em primeiro plano já identificados pelo Hubble, cuja luz poderia contaminar os dados. Depois, separaram a luz captada em espectros e procuraram linhas de emissão.
As observações foram feitas em agosto e novembro de 2023, com 88 dias de intervalo e, o mais importante, com o telescópio em ângulos diferentes. Esse cuidado ajuda a descartar defeitos do instrumento. O método funcionou: seis detecções que passaram pelos critérios rigorosos correspondiam a galáxias distantes já conhecidas.
O problema foi a sétima.
Uma linha solitária que nenhuma hipótese explica por completo
O sinal era uma única linha brilhante, com comprimento de onda de cerca de 1,6 micrômetro, na faixa do infravermelho invisível ao olho humano. Isso, sozinho, não seria estranho. O que intrigou os cientistas foi o isolamento: nenhuma outra linha a acompanhava, e nada aparecia naquele ponto em registros anteriores.
Também é difícil chamar o achado de falha técnica. A linha surgiu nos quatro conjuntos de exposições combinadas, nas duas orientações do telescópio, com medições consistentes entre si.
E há um detalhe ainda mais curioso. O sinal era forte o suficiente para ter aparecido nas imagens do levantamento JADES, feito pelo próprio Webb em outubro de 2022. Se estivesse lá, o telescópio não teria deixado passar. Será que ele simplesmente não existia naquela época?
Identificar a origem de uma linha solitária é complicado porque a expansão do Universo estica a luz, como um elástico puxado, deslocando-a para cores mais avermelhadas. Assim, um fóton infravermelho pode ser luz energética vinda de muito longe ou luz menos energética vinda de mais perto. Sem outras pistas, não dá para saber.
Os pesquisadores avaliaram quatro suspeitos principais. No caso de uma galáxia do Universo primitivo, essa linha de emissão teria dificuldade para atravessar o hidrogênio neutro que preenchia o cosmos naquela época, além de dever ter aparecido no JADES. Uma galáxia mais recente enfrentaria o mesmo problema e deveria exibir outras linhas de emissão.
Uma supernova, a explosão de uma estrela, também deveria ter produzido outra linha que não foi detectada. Por fim, um buraco negro despedaçando uma estrela pode gerar uma linha de emissão intensa mesmo com pouca luz adicional, mas não há evidências suficientes para afirmar que foi isso.
Os autores resumem o enigma no artigo:
“Este objeto é altamente incomum e investiga condições físicas extremas”, escrevem os pesquisadores, liderados por Mason Huberty, da Universidade de Minnesota.
Segundo a equipe, novas observações são essenciais para confirmar a distância do objeto e a origem do sinal. Uma espectroscopia mais profunda e sensível poderia revelar outras linhas de emissão e, enfim, dizer o que está escondido naquele canto do céu.
