Brilhando tanto que eclipsam as galáxias antigas que os contêm, os quasares são objetos distantes alimentados por buracos negros um bilhão de vezes mais massivos que o nosso sol

O Telescópio Espacial Hubble capturou esta imagem do antigo e brilhante quasar 3C 273, que reside em uma galáxia elíptica gigante na constelação de Virgem. Sua luz levou cerca de 2,5 bilhões de anos para chegar até nós. Apesar da grande distância, ainda é um dos quasares mais próximos de nossa casa. Foi o primeiro quasar a ser identificado e foi descoberto no início dos anos 1960 pelo astrônomo Allan Sandage. Crédito da imagem: ESA / Hubble & NASA

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Esses poderosos dínamos fascinaram os astrônomos desde sua descoberta, meio século atrás.

Na década de 1930, Karl Jansky, um físico da Bell Telephone Laboratories, descobriu que a interferência estática nas linhas telefônicas transatlânticas vinha da Via Láctea. Na década de 1950, os astrônomos usavam radiotelescópios para sondar os céus e emparelhar seus sinais com exames visíveis do céu.

O conceito deste artista ilustra um quasar, ou buraco negro de alimentação, semelhante ao APM 08279 + 5255, onde os astrônomos descobriram grandes quantidades de vapor d'água. Gás e poeira provavelmente formam um toro ao redor do buraco negro central, com nuvens de gás carregado acima e abaixo. Crédito da imagem: NASA / ESA

No entanto, alguns dos objetos de origem pontual menores não tiveram uma correspondência. Os astrônomos os chamam de "fontes de rádio quase estelares" ou "quasares", porque os sinais vêm de um lugar, como uma estrela. No entanto, o nome é impróprio; de acordo com o Observatório Astronômico Nacional do Japão, apenas cerca de 10% dos quasares emitem fortes ondas de rádio.

Nomea-los não ajudou a determinar o que eram esses objetos. Demorou anos de estudo para perceber que essas manchas distantes, que pareciam indicar estrelas, são criadas por partículas aceleradas a velocidades próximas da velocidade da luz.

"Os quasares estão entre os objetos celestes mais brilhantes e distantes conhecidos e são cruciais para a compreensão do universo primitivo", disse o astrônomo Bram Venemans, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, em um comunicado.

Jatos na velocidade da luz

Os cientistas agora suspeitam que os minúsculos vislumbres pontuais são, na verdade, sinais de núcleos galácticos superando o brilho de suas galáxias hospedeiras. Os quasares vivem apenas em galáxias com buracos negros supermassivos, buracos negros que contêm bilhões de vezes a massa do sol. Embora a luz não possa escapar do próprio buraco negro, alguns sinais podem se soltar em torno de suas bordas. Enquanto um pouco de poeira e gás caem no buraco negro, outras partículas são aceleradas para longe dele perto da velocidade da luz. As partículas saem do buraco negro em jatos acima e abaixo dele, transportadas por um dos mais poderosos aceleradores de partículas do universo.

"Pensa-se que os quasares se formam em regiões do universo onde a densidade da matéria em grande escala é muito maior do que a média", disse o astrônomo Fabian Walter, do Instituto Max Planck de Astronomia, em um comunicado.

A maioria dos quasares foram encontrados a bilhões de anos-luz de distância. Como leva tempo para a luz viajar, estudar objetos no espaço funciona como uma máquina do tempo; vemos o objeto como ele era quando a luz o deixou, bilhões de anos atrás. Assim, quanto mais longe os cientistas olham, mais para trás no tempo eles podem ver. A maioria dos mais de 2.000 quasares conhecidos existia no início da vida da galáxia. Galáxias como a Via Láctea podem ter hospedado um quasar que há muito permaneceu em silêncio.

Em dezembro de 2017, o quasar mais distante foi encontrado a mais de 13 bilhões de anos-luz da Terra. Os cientistas observaram o quasar, conhecido como J1342 + 0928, visto que ele apareceu apenas 690 milhões de anos após o Big Bang. Quasares tão jovens podem revelar informações sobre como as galáxias evoluíram ao longo do tempo.

Os quasares emitem energias de milhões, bilhões ou mesmo trilhões de elétron-volts. Essa energia excede o total da luz de todas as estrelas de uma galáxia. Os objetos mais brilhantes do universo, eles brilham de 10 a 100.000 vezes mais do que a Via Láctea.

“Os quasares são capazes de emitir centenas ou até milhares de vezes toda a produção de energia de nossa galáxia, tornando-os alguns dos objetos mais luminosos e energéticos de todo o universo”, segundo a NASA. Por exemplo, se o antigo quasar 3C 273, um dos objetos mais brilhantes do céu, estivesse localizado a 30 anos-luz da Terra, ele pareceria tão brilhante quanto o sol no céu. (No entanto, o quasar 3C 273, o primeiro quasar a ser identificado, está a 2,5 bilhões de anos-luz da Terra, de acordo com a NASA. É um dos quasares mais próximos.)

Estudar quasares sempre foi um desafio, por causa de sua relação com a massa difícil de medir de seus buracos negros supermassivos. Um novo método começou a pesar o maior dos buracos negros em massa.

"Este é um grande passo para a ciência dos quasares", diz Aaron Barth, professor de astronomia da Universidade da Califórnia, disse Irvine em um comunicado. "Eles mostraram pela primeira vez que essas medições difíceis podem ser feitas no modo de produção em massa."

Árvore genealógica

Os quasares são parte de uma classe de objetos conhecidos como núcleos galácticos ativos (AGN). Outras classes incluem galáxias Seyfert e blazares. Todos os três requerem buracos negros supermassivos para alimentá-los.

Galáxias Seyfert são os AGN de menor energia, emitindo apenas cerca de 100 kiloeletronvolts (KeV). Os blazares, como seus primos quasares, gastam muito mais energia.

Muitos cientistas pensam que os três tipos de AGNs são os mesmos objetos, mas com perspectivas diferentes. Enquanto os jatos dos quasares parecem fluir em um ângulo geralmente na direção da Terra, os blazares podem apontar seus jatos diretamente para o planeta. Embora nenhum jato seja visto nas galáxias de Seyfert, os cientistas pensam que isso pode ser porque nós os vemos de lado, então todas as emissões são apontadas para longe de nós e, portanto, não são detectadas.

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Referência:

REDD, Nola Taylor. Quasars: Brightest Objects in the Universe. Space, 23, fev. 2018. Disponível em: <https://www.space.com/17262-quasar-definition.html>. Acesso em: 13, jun. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.