• Quasares

Um quasar na borda do Universo observável brilha com a luz de 10 * trilhões de * Sóis

• 2024

Uma das coisas interessantes sobre a luz é que ela viaja a uma velocidade finita. Rápido, sim, mas não infinitamente rápido. Portanto, se olharmos para algum objeto que está muito longe, o veremos como era quando era mais jovem.

O próprio Universo tem apenas cerca de 13,8 bilhões de anos - heh, 'apenas' - então não podemos ver nada mais longe do que 13,8 bilhões de anos-luz de distância, a distância que a luz viaja nesse tempo. Mas podemos ver objetos quase tão distantes. Eles devem ter sido muito brilhantes na época, porque essa distância terrível os escurece imensamente, e a maioria dos objetos não consegue cortá-la.

Mas às vezes encontramos faróis celestes nesses locais remotos. Não muitos, mas alguns. Um novo acaba de ser encontrado , e é notável por muitos motivos. Uma é que ele realmente é um objeto fenomenalmente luminoso. Outra é que é tão brilhante, embora fosse muito jovem na época em que a luz o deixou. E uma terceira é que, mesmo assim, seria invisível se sua luz não fosse amplificada por um truque gravitacional.

A concepção artística de um buraco negro com material girando em torno dele em um disco de acreção e também um jato de matéria partindo dele. Crédito: NASA / JPL-Caltech

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O objeto é chamado J043947.08 + 163415.7 (vou chamá-lo de J043 para breve), e é um quasar . Trata-se de um tipo de galáxia que emite grandes quantidades de luz devido a um buraco negro supermassivo em seus centros. Cada grande galáxia tem uma, pensamos, incluindo a Via Láctea, mas a maioria é silenciosa. No entanto, se alguma situação ou evento enviar uma grande quantidade de granizo de gás para o buraco negro, ele se acumulará em um disco giratório logo acima do Ponto Sem Retorno. A fricção no disco o aquecerá enormemente, com o material sendo aquecido a milhões de graus. O gás assim brilha intensamente, tornando os quasares algumas das fontes de energia mais continuamente luminosas em todo o Universo.

Eles eram mais comuns no início do Universo; o material que sobrou da formação da galáxia pode cair para o centro, onde o buraco negro supermassivo o aguarda. No entanto, a distâncias muito grandes (e, portanto, vendo-os quando o Universo era jovem), não vemos tantos quanto esperamos. Ou nossos modelos de quão brilhantes eles podem ficar não estão muito certos (então os muito distantes ainda são muito fracos para serem vistos), ou então a maneira como os procuramos é falha.

Partindo do último pressuposto, uma equipe de astrônomos tentou algo diferente . Normalmente, as cores de um quasar denunciam isso. Eles são mais brilhantes em algumas cores do que em outras, portanto, o uso de filtros ao fazer pesquisas de imagem do céu pode detectá-los. Eles também tendem a parecer vermelhos devido a vários fenômenos (por exemplo, o material entre nós e eles absorve luz azul). Mas se houver uma galáxia muito mais perto de nós que caia na mesma linha de visão, isso pode fazer o quasar parecer mais azul, enganando o software fazendo-o pensar que é uma galáxia normal.

Usando diferentes parâmetros para encontrar quasares distantes, os astrônomos analisaram dados de vários observatórios que pesquisaram o céu, criando imagens profundas o suficiente para encontrar quasares distantes. Foi quando eles encontraram J043.

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O quasar J043947.08 + 163415.7 (vermelho) está extremamente distante e sua luz foi amplificada por uma galáxia interveniente (azul) muito mais próxima da Terra. Crédito: NASA, ESA e X. Fan (Universidade do Arizona)

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A distância que encontraram para isso ( usando seu redshift ) são impressionantes 12,8 bilhões de anos-luz - J043 estava brilhando intensamente menos de um bilhão de anos depois que o próprio Universo se formou!

Mas isso é um problema. É muito claro. Mesmo os quasares não devem ficar tão brilhantes quanto J043. Eles decidiram continuar cavando, usando o Hubble para observar o objeto. O que eles encontraram de repente fez sentido: uma mancha tênue de uma galáxia extremamente próxima da posição de J043. A gravidade desta galáxia intermediária desvia a luz de J043 em seu caminho até nós, um processo chamado lentes gravitacionais . Isso pode ter vários efeitos na luz do quasar, incluindo dividi-la em várias imagens e aumentar seu brilho.

Tudo isso torna o J043 muito importante para os astrônomos. É de longe o objeto mais brilhante já visto a essa distância, tornando-o mais fácil de observar (embora não seja de forma alguma fácil; ainda está bem tênue no céu). Não se compreende muito bem como objetos tão jovens podem ter buracos negros tão massivos; leva tempo para que cresçam enormes e abundam as hipóteses de como isso poderia acontecer.

Além disso, a luz que vemos de J043 foi emitida em um momento especial na vida do jovem Universo, durante um período denominado reionização . Foi quando essas galáxias se ligaram, reaquecendo o gás cósmico que esfriava desde o Big Bang. É difícil observar esta época na história cósmica, e J043 está literalmente iluminando o caminho para nós. Isso é uma grande vantagem para os cosmologistas.

Obra de arte de um quasar, uma galáxia com material girando em torno de um buraco negro massivo central e lançando feixes gêmeos de matéria e energia. Crédito: ESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser

Além disso, o fato de existir significa que pode haver mais objetos como ele esperando para serem encontrados. Isso é uma boa notícia. Primeiro, isso resolve o mistério de por que não os vemos (eles estão lá fora, mas suas cores nos enganaram), e também significa que, assim que começarmos a encontrá-los, seremos capazes de sondar o distante Universo mais efetivamente. Telescópios maiores ajudarão, como James Webb (com lançamento previsto para 2020, esperamos), bem como telescópios menores que observam diferentes tipos de luz.

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Quando eu era criança, lendo livros sobre quasares, o mais distante conhecido era 3C273 , a alguns bilhões de anos-luz de distância. Foi o objeto mais distante conhecido. Agora conhecemos milhares de quasares, com 150 deles a mais de 12 bilhões de anos-luz de distância.

Ainda há muitos mais para serem encontrados, incluindo alguns talvez ainda mais distantes e mais brilhantes do que J043. Quando os encontrarmos, nosso conhecimento do jovem cosmos crescerá ainda mais.

^* Já vi algumas fontes citarem uma cifra de 600 trilhões, mas isso não explica a ampliação da lente, que faz com que pareça mais brilhante do que realmente é.