Jato gigantesco de quasar no início do universo mede 160 mil anos-luz

Astrônomos encontraram um quasar a cerca de 12,7 bilhões de anos-luz da Terra, com jato relativístico incrivelmente longo — aproximadamente 160 mil anos-luz de comprimento. Além de gigantesco, este pode ser o buraco negro supermassivo mais distante já detectado dentre os que possuem um jato detectado em raios-X. Se a descoberta for confirmada, o objeto pode ajudar a solucionar um dos maiores mistérios da astronomia.

• Descoberto o quasar com emissão de rádio mais distante e antigo já detectado
• Quasar e planeta anão ganham nomes inspirados na cultura havaiana
• Esse é o quasar mais antigo e distante já encontrado

Existem muitas evidências de que cada galáxia do universo tenha em seu núcleo um buraco negro supermassivo, milhões ou até bilhões de vezes mais massivo que o Sol. Mas os astrônomos ainda não sabem como eles se formaram e evoluíram. Por exemplo, este novo quasar detectado é fruto da atividade de um buraco negro supermassivo que existe desde quando o universo tinha menos de um bilhão de anos. Como ele — e todos os outros de sua espécie — foi capaz de crescer tão rapidamente naquela época?

Embora ainda seja necessário comprovar que a fonte de raio-X encontrado seja, de fato, um quasar, o objeto já recebeu um nome: PSO J352.4034-15.3373 (PJ352-15, para abreviar). As ondas detectadas pelos astrônomos pelo observatório Chandra viajou durante 12,7 bilhões de anos para chegar até nós, então ela ainda contém informações sobre como o universo era quando tinha apenas 0,98 bilhões de ano, por isso estudá-lo será muito útil para compreender os buracos negros que surgiram naquela época.

Além disso, é um dos dois quasares mais poderosos detectados em ondas de rádio no primeiro bilhão de anos após o Big Bang. Tão poderoso que seu jato relativístico se propaga a uma distância de 160 mil anos-luz do buraco negro, um verdadeiro recorde — o jato mais longo observado anteriormente no primeiro bilhão de anos após o Big Bang tinha “apenas” cerca de 5.000 anos-luz de comprimento. Esse jato fabuloso é uma ótima dica para os astrônomos suspeitarem que o buraco negro supermassivo está crescendo há um bom tempo.

Por outro lado, os cientistas cogitam que jatos como este são um mecanismo para alimentar o próprio buraco negro supermassivo. É que de todo material se aproxima de um buraco negro ao longo do tempo, uma grande parte acaba orbitando em torno dele, em vez de ser engolido para dentro do horizonte de eventos — o ponto de não retorno, de onde nem a luz pode escapar. Esse material em órbita atinge velocidades incríveis, elevando a temperatura e criando um anel conhecido como disco de acreção. Para que o buraco negro possa se alimentar desse material que insiste em girar ao seu redor, é preciso que o disco perca velocidade.

De acordo com Thomas Connor, que liderou o estudo, os jatos podem ajudar o buraco negro na tarefa de se alimentar. Os campos magnéticos podem causar um efeito de frenagem no disco, ao mesmo tempo que alimentam um jato relativístico. Ao perder velocidade, isto é, energia, o material do disco cai no horizonte de eventos, alimentando assim o buraco negro. "Se um carrossel de playground está se movendo muito rápido, é difícil para uma criança se mover em direção ao centro", explica Connor. "Em torno de buracos negros supermassivos, achamos que os jatos podem levar energia suficiente para que o material possa cair para dentro e o fazer buraco negro crescer."

Os pesquisadores também ressaltam que este estudo mostra a importância dos raios-X na detecção e observação de objetos tão distantes. À medida que os elétrons no jato do quasar voam para longe do buraco negro próximo à velocidade da luz, eles se movem e colidem com os fótons que compõem a radiação cósmica de fundo — que há 12,7 bilhões de anos era muito maior que hoje —, aumentando a energia dos fótons na faixa de raios-X. Por isso o observatório Chandra, projetado principalmente para fazer detecções de objetos no comprimento de ondas em raio-X, foi capaz de encontrar o quasar PJ352-15.

Em outras palavras, a interação dos raios-X com a radiação cósmica de fundo do universo antigo é uma importante ferramenta para estudar esses buracos negros e buscar compreender como eles se formaram e evoluíram. "Nosso resultado mostra que as observações de raios-X podem ser uma das melhores maneiras de estudar quasares com jatos no início do Universo", disse o co-autor Daniel Stern. O estudo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal.

Fonte: Chandra/NASA