Descoberta de quarteto de quasar raro deixa astrónomos perplexos

Usando o Observatório WM Keck, localizado no Havaí, astrônomos descobriram o primeiro quasar quádruplo. A descoberta deixou os cientistas perplexos.

A equipa de astrónomos liderado por Joseph Hennawi, do Instituto Max Planck de Astronomia, acaba de descobrir o primeiro quasar quádruplo: quatro buracos negros ativos raros, localizados com uma proximidade absurda uns dos outros.

O quarteto reside em uma das estruturas mais massivas já descobertas no universo distante, e está rodeado por uma nebulosa gigante de gás denso. Como a descoberta representa um caso em cada dez milhões, talvez os astrônomos precisem repensar seus modelos de evolução e formação de estruturas cósmicas mais massivas.

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O que é um quasar?

Quasares constituem uma breve fase de evolução da galáxia, e são alimentados pela queda de matéria em um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia. Durante esta fase, eles são os objetos mais luminosos do universo, brilhando centenas de vezes mais do que suas galáxias hospedeiras, que contêm centenas de bilhões de estrelas.

Mas esses episódios hiperluminosos duram apenas uma pequena fração do tempo da vida de uma galáxia, e é por isso que os astrônomos precisam ter muita sorte para pegar qualquer galáxia nesse período brilhante.

Como resultado, os quasares são extremamente raros no céu, e normalmente são separados por centenas de milhões de anos-luz um do outro. Os pesquisadores estimam que as chances de descoberta de um quasar quádruplo por acaso é uma em dez milhões.

Como eles conseguiram ter tanta sorte?

Pistas vêm de propriedades peculiares do ambiente do quarteto. Os quatro quasares são, por exemplo, cercados por uma nebulosa gigante de gás hidrogênio muito densa, que emite luz porque é irradiada pelo brilho intenso dos quasares. Além disso, tanto o quarteto quanto a nebulosa circundante residem em um canto raro do universo com uma quantidade surpreendentemente grande de matéria.

Tudo estranho

De acordo com J. Xavier Prochaska, professor da Universidade da Califórnia em Santa Cruz e pesquisador principal das observações do Observatório Keck, há várias centenas de vezes mais galáxias nesta região do que seria de se esperar a estas distâncias.

Dado o número excepcionalmente grande de galáxias, este sistema se assemelha as aglomerações enormes de galáxias, conhecidas como aglomerados de galáxias, que os astrônomos observam no universo atual.

Mas como a luz desta metrópole cósmica tem viajado mais de 10 bilhões de anos antes de atingir a Terra, as imagens que mostram a região são de 10 bilhões de anos atrás, menos de 4 bilhões de anos após o Big Bang.

Elas são, portanto, um exemplo de um progenitor ou antepassado de um aglomerado de galáxias atual, ou que se formará muito em breve.

Dia de sorte

Ao remendar todas essas anomalias em conjunto, os pesquisadores tentaram compreender o que parece ser um golpe de sorte incrível. De acordo com Joseph Hennawi, se você descobrir algo que, segundo a sabedoria científica atual deve ser extremamente improvável, você chega a apenas duas conclusões: ou você tem muita sorte e descobriu uma coisa inédita, ou precisa modificar sua teoria.

Os pesquisadores especulam que algum processo físico pode tornar a atividade quasar muito mais provável em ambientes específicos. Uma possibilidade é que os episódios de quasares são acionados quando as galáxias colidem ou se fundem, porque essas interações violentas canalizam de forma eficiente muito gás para o buraco negro central. Tais encontros são muito mais prováveis de ocorrer em um aglomerado denso preenchido com galáxias, assim como é mais provável encontrar trânsito na hora do rush em uma grande cidade.

“A nebulosa de emissão gigante é uma peça importante do quebra-cabeça, uma vez que significa uma enorme quantidade de gás frio denso”, disse Fabrizio Arrigoni-Battaia, um estudante de doutorado no Instituto Max Planck de Astronomia que esteve envolvido na descoberta.

Buracos negros brilham?

Buracos negros supermassivos só podem brilhar como quasares se houver gás para eles engolirem, e um ambiente rico em gás poderia proporcionar condições favoráveis para abastecer quasares.
Por outro lado, dada a atual compreensão de como as estruturas maciças se formam no universo, a presença da nebulosa gigante é totalmente inesperada.

Nossos modelos atuais de formação da estrutura cósmica, feitos com base em simulações de supercomputadores, preveem que os objetos maciços no início do universo devem ser preenchidos com gás rarefeito, ao passo que esta nebulosa gigante de gás requer gases milhares de vezes mais denso e mais frio, esclarece Sebastiano Cantalupo, que liderou as observações no Observatório Keck. [Hypescience]