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Antigo mistério sobre quasares finalmente é desvendado

Por| Editado por Patricia Gnipper | 26 de Abril de 2023 às 17h22

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NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Os núcleos galácticos ativos conhecidos como quasares são formados pela colisão entre galáxias, segundo um estudo publicado no periódico MNRAS. Isso pode colocar fim a um mistério de 60 anos sobre como esses objetos conseguem brilhar tão intensamente.

Quasares são os objetos mais brilhantes e poderosos do universo e consistem de um buraco negro supermassivo ativo, isto é, se alimentam constantemente de matéria. Eles se localizam no centro de uma galáxia e brilham mais que a própria galáxia hospedeira.

Esses objetos são muito compactos — a grosso modo, do tamanho do Sistema Solar — mas ainda assim podem brilhar tanto quanto um trilhão de estrelas compactadas nesse pequeno volume. Mas de onde veio tanta energia? Isso foi mistério desde a descoberta do primeiro quasar.

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O que são quasares?

Ao longo das décadas, cientistas descobriram muito sobre a mecânica dos buracos negros ativos, ou melhor, sua “alimentação”: o que acontece quando uma estrela é capturada, como se formam os discos de acreção brilhantes, como eles ejetam seus jatos relativísticos, entre outros processos importantes para a compreensão dos quasares.

Resumindo bem, o brilho de um quasar acontece porque o buraco negro supermassivo está consumindo muita matéria, como nuvens de gás e poeira ou até mesmo aglomerados de estrelas. Entretanto, antes de cair no buraco negro, a matéria gira ao seu redor em velocidade alucinante.

Com essa rotação, o material é aquecido o suficiente para se transformar em plasma, formando assim o chamado disco de acreção. Parte desse plasma é então direcionado aos polos do buraco negro por meio de campos magnéticos e ejetado de ambos os lados a velocidade próxima à da luz.

Quando há muita matéria envolvida nesse processo, o jato de plasma é tão intenso que é classificado como quasar. Mas de onde veio tanta matéria? E por que ela está próxima o suficiente do buraco negro para ser devorada, considerando que o gás e poeira costumam ficar em regiões mais externas das galáxias?

Como se formam os quasares?

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A pesquisa liderada por cientistas das Universidades de Sheffield e Hertfordshire revelou que, no caso dos quasares, todo esse processo é uma consequência da colisão de galáxias.

Para a descoberta, a equipe usou observações de imagens profundas do Telescópio Isaac Newton em La Palma para observar os quasares, e encontraram a presença de estruturas distorcidas nas regiões externas de suas galáxias hospedeiras.

Foram 48 quasares fotografados com nível de sensibilidade inédito para uma amostra desse tamanho. Ao comparar as observações e suas galáxias hospedeiras com imagens de mais de 100 galáxias “normais”, os pesquisadores concluíram que galáxias-quasares têm aproximadamente três vezes mais chances de estar em colisão com outras galáxias.

A sugestão aqui parece óbvia: colisões entre galáxias “empurraram” o gás mais externo em direção ao centro galáctico, resultando em um verdadeiro festim para seus buracos negros supermassivos. Com tanta matéria fornecida, esses núcleos liberam quantidades espantosas de energia na forma de radiação.

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Futuro quasar da Via Láctea

O coautor do estudo Clive Tadhunter, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Sheffield, disse que os resultados da pesquisa mostram “o que vemos provavelmente representa o futuro de nossa própria Via Láctea quando colidir com a galáxia de Andrômeda em cerca de cinco bilhões de anos”.

Segundo diversas pesquisas anteriores, a Via Láctea e Andrômeda estão no início de um processo inevitável de colisão, que resultará em uma galáxia gigantesca — Andrômeda tem 220.000 anos-luz de diâmetro, enquanto a Via Láctea tem 105.700 anos-luz, aproximadamente.

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Isso também levará o buraco negro supermassivo no núcleo de cada uma dessas galáxias a se fundirem, formando um colosso provavelmente bastante ativo. E, conforme as descobertas do novo estudo, a matéria de ambas será empurrada para o centro para alimentar o futuro quasar.

Fonte: MNRASThe University of Sheffield