Quando a astrofísica Charlotte Mason se debruça sobre os enigmas do cosmos, gosta de rabiscar. Visual como é, enche páginas com desenhos de pequenos pontos vermelhos — objetos intrigantes descobertos às centenas nas imagens captadas pelo Telescópio Espacial James Webb. Antes de o equipamento entrar em operação, em 2022, esses pontos eram absolutamente desconhecidos. Hoje, os astrônomos sabem que começaram a surgir em grande quantidade por volta de 650 milhões de anos após o Big Bang.
Esses pontos luminosos são apenas um dos mistérios fascinantes que emergiram das observações do telescópio relativas ao universo primordial. Entre outras surpresas estão buracos negros aparentemente grandes demais para a sua idade e galáxias antigas que desafiam tudo o que se acreditava saber sobre o primeiro bilhão de anos após a grande explosão cósmica. O que antes era puro espanto agora começa a ganhar contornos: uma onda de novas teorias oferece explicações sedutoras, embora ainda não se saiba qual delas corresponde à realidade.
Estudos recentes sugerem que os pequenos pontos vermelhos podem ser buracos negros envoltos em grossas camadas de gás, possivelmente representando um tipo inteiramente novo de objeto chamado estrela de buraco negro, no qual a densa cobertura gasosa emite luz semelhante à de uma atmosfera estelar. Mason, porém, suspeita que a história seja mais complexa. Ao analisar o espectro de luz emitido por um desses pontos, ela e seus colegas constataram que a luz não apresentava as alterações esperadas caso atravessasse uma nuvem densa de gás. A solução, segundo ela, pode estar em nuvens irregulares, com espaços vazios, que permitam a passagem de parte da radiação.
O telescópio também tem complicado a história dos buracos negros ao flagrar, no universo primitivo, colossos negros grandes demais para serem explicados pelas teorias vigentes. Poucos milhões de anos após o Big Bang, o cosmos já exibia buracos negros com massas equivalentes a bilhões de sóis, o que exigiria um processo de crescimento extraordinariamente rápido. Os cientistas analisam dois fatores principais: o tamanho da semente inicial do buraco negro e a velocidade com que ela se expandiu. As estrelas mais antigas, ao colapsar, poderiam ter gerado sementes de até cerca de 100 massas solares, mas chegar a um bilhão em tão pouco tempo exigiria uma alimentação forçada, segundo Jenny Greene, astrofísica da Universidade de Princeton.
Existe um limite teórico para a rapidez com que um buraco negro pode crescer, conhecido como limite de Eddington. À medida que o material cai em direção ao horizonte de eventos, ele se aquece e emite radiação que empurra contra mais matéria, impedindo uma ingestão ainda maior. Simulações recentes, contudo, indicam que, se o disco de acreção se inflar de maneira adequada, o gás pode vencer a pressão da radiação, possibilitando uma alimentação ultrarrápida. Outra hipótese aponta para a fusão de aglomerados estelares densos, e há ainda a possibilidade de colapso direto, no qual enormes nuvens de gás formariam sementes com cerca de 10 mil massas solares, embora esse processo exija condições bastante específicas.
Em 2024, o telescópio observou um buraco negro de aproximadamente 1,5 bilhão de anos após o Big Bang engolindo matéria a cerca de 40 vezes o limite de Eddington. Pesquisadores também analisaram um ponto vermelho de cerca de 750 milhões de anos após a grande explosão, que parece ser um buraco negro supermassivo nu, com massa estimada em 50 milhões de sóis, sem estrelas discerníveis ao redor. Se essa estimativa estiver correta, o objeto pode ter se formado como uma semente de grande porte, possivelmente por meio de colapso direto, antes mesmo do surgimento de qualquer galáxia.
Além dos buracos negros, muitas galáxias antigas flagradas pelo telescópio parecem surpreendentemente brilhantes. Para entender o motivo, os pesquisadores estão revisando seus modelos sobre a formação galáctica. Cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang, o universo jovem era pequeno, denso e quente. À medida que se expandia e esfriava, a matéria escura se aglomerou em grandes halos, cuja gravidade atraiu hidrogênio e hélio para os seus núcleos. Quando a concentração de gás era suficiente, as pressões extremas acendiam os fogos da fusão nuclear, dando origem às primeiras estrelas e, posteriormente, às primeiras galáxias.
Rachel Somerville, pesquisadora sênior do Instituto Flatiron, apresentou novas simulações computadorizadas em um encontro realizado em abril de 2026 em Helsingør, Dinamarca, reunindo mais de 100 especialistas. Segundo ela, a formação estelar se intensifica por volta de 420 milhões de anos após o Big Bang, e uma galáxia bem definida surge cerca de 550 milhões de anos depois. A galáxia mais antiga já descoberta pelo telescópio existiu apenas 280 milhões de anos após a grande explosão. A descoberta inesperada de galáxias brilhantes e precoces chegou a sugerir que algo estaria errado na cosmologia fundamental, mas, após anos de estudo, os teóricos já dispõem de vários modelos para explicar o fenômeno.
Possíveis explicações incluem uma conversão de gás em estrelas mais eficiente do que se imaginava, surtos periódicos de formação estelar provocados por condições turbulentas ou a predominância de estrelas massivas e extremamente luminosas nas regiões primitivas. Muitos astrofísicos acreditam em uma combinação desses fatores. O Instrumento de Infravermelho Médio do telescópio revelou que as galáxias antigas apresentam uma diversidade inesperada, o que pode indicar formação estelar em surtos intercalados por períodos de quiescência. Outra pista intrigante vem de galáxias com excesso de nitrogênio, sugerindo a presença de estrelas particularmente massivas no universo primitivo.
Quando as primeiras luzes astrais se acenderam, o universo passou por uma profunda transformação. A radiação emitida pelas galáxias e buracos negros iniciais ionizou um vasto mar de hidrogênio neutro, abrindo enormes bolhas na névoa cósmica. Os pesquisadores chamam esse período de reionização, marcando o fim da idade escura do cosmos. As primeiras estrelas, possivelmente centenas ou milhares de vezes mais massivas que o Sol, consumiram rapidamente seu combustível e explodiram em poderosas supernovas, semeando o universo com elementos como carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e ferro — a matéria-prima dos planetas e da vida.
Como bem lembrou Lise Christensen, astrofísica do Centro da Aurora Cósmica, ao observar essas primeiras luzes, estamos olhando para aquilo que nos criou. Ao contrário do príncipe dinamarquês de Shakespeare, que via o firmamento como uma reunião de vapores pestilentos, os cientistas que estudam as origens do universo encontram nessa jornada não melancolia, mas uma profunda ebulição de entusiasmo diante da grandiosidade cósmica.
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