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Surgem pistas sobre o mistério dos quasares

Alguns dos objetos mais luminosos do Universo têm desaparecido muito mais rápido do que o esperado

ESO/M. Kornmesser
Alguns dos objetos mais brilhantes no Universo - os quasares - estão desaparecendo rapidamente. Agora, astrônomos acreditam que entendem esse comportamento misterioso, e a resposta poderia ajudá-los a explicar como galáxias como a Via Láctea evoluem.

Quasares são buracos negros supermassivos no centro das galáxias, alimentados por enormes quantidades de gás que brilham pelo Universo visível. Há muito tempo, astrônomos pensaram que os quasares persistiam por milhões de anos antes de escurecerem lentamente, ao longo de dezenas de milhares de anos. Contudo, em 2014, Stephanie LaMassa, astrônoma do Instituto Científico de Telescópios Espaciais em Baltimore, Maryland, descobriu um quasar o qual parecia desaparecer em menos de dez anos. Isso é um piscar de olhos, falando astronomicamente.

Pesquisadores lutaram para explicar o estranho fato. Talvez uma enorme nuvem de poeira tivesse passado em frente ao farol brilhante do quasar e momentaneamente bloqueado sua luz. Ou talvez uma estrela tivesse passado muito próxima ao buraco negro e foi rapidamente despedaçada, causando uma labareda brilhante que cientistas confundiram com um quasar. Parecia fisicamente impossível que um objeto tão brilhante poderia se apagar em um período tão curto de tempo.

A descoberta movimentou a caçada por mais desses quasares “que mudam de aparência”. A pesquisa identificou dezenas deles, alguns dos quais se apagaram mais dramaticamente do que o primeiro. Os dois estudos publicados este mês no portal científico arXiv sugerem que estes quasares se apagam porque a quantidade de gás e poeira fluindo através de seus discos de acreção - o redemoinho de matéria quente que circunda um buraco negro - diminui drasticamente. Na realidade, o buraco negro morre de fome.

Luz cintilante

Em um estudo, Zhenfeng Sheng, astrônomo da Universidade de Ciências e Tecnologia da China em Hefei, e seus colegas observaram de perto dez destes quasares, os quais haviam sido fotografados anteriormente pelo Sloan Digital Sky Survey e pelo Wide-Field Infrared Survey Explorer1 da NASA. Olhando para esses quasares tanto em comprimentos de onda ópticas quanto infravermelhas, a equipe poderia investigar tanto o disco de acreção do quasar quanto seu toro - o anel com formato de rosca, feito de nuvens de poeiras, que o envolve.

Essa abordagem funcionou porque o disco brilhante de acreção lança luz em direção ao toro escuro, onde é absorvida e reemitida como luz infravermelha. Qualquer mudança na luz do toro reflete uma mudança na luz do disco de acreção. Então, quando Sheng e seus colegas descobriram que a luz óptica emitida por cada quasar diminui antes da luz infravermelha, eles souberam que isso era causado por uma queda na quantidade de material fluindo pelo disco de acreção.

O outro estudo, liderado pelo astrônomo Damien Hutsemékers da Universidade de Liège na Bélgica, reforça essa ideia. A equipe de Hutsemékers examinou a luz a qual emana de um único destes quasares. Parte dessa luz é polarizada à medida em que passa por regiões ao redor do quasar as quais se pensa serem ricas em elétrons, assim como as moléculas na atmosfera da Terra dispersam e polarizam a luz do Sol.

Os pesquisadores estavam tentando determinar se uma nuvem de poeira estava bloqueando o disco de acreção do quasar; caso estivesse, mais da luz do quasar pareceria ter vindo das regiões polarizadas. Contudo, a equipe não detectou um aumento na luz polarizada do quasar uma vez que ele começava a desaparecer. Isso exclui a presença de uma nuvem de poeira, mas não as mudanças no disco de acreção.

Nicholas Ross, astrônomo da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido, diz que os resultados dos dois estudos são intrigantes, se preliminares.

Uma olhada em galáxias primordiais

Se astrônomos puderem definir o mecanismo por trás destes quasares, e os prazos nos quais esses corpos deixam de existir, isso poderia ajudá-los a entender melhor como as galáxias evoluem.

Sabe-se que toda galáxia massiva acolheu um quasar em seus primeiros anos. Os buracos negros supermassivos nos quasares podem liberar ventos fortes o bastante para impedir a formação de estrelas em uma galáxia jovem. Ao longo do tempo, uma galáxia que abrigou um quasar estável por longos períodos pode parecer muito diferente de uma com um quasar o qual se comportava imprevisivelmente. Uma forma de pensar sobre isso é imaginar duas banheiras idências cheias de água, diz Meg Urry, astrônoma da Universidade de Yale em New Haven, Connecticut. Derramar uma xícara de água fervente em uma delas e um par de litros de água morna na outra daria aos banhistas experiências bastante diferentes, ela observa. .

Descobrir o funcionamento interno destes quasares também poderia ajudar astrônomos a traçarem como gás e poeira fluem para um buraco negro. Embora os últimos resultados sugiram que estes quasares diminuem drasticamente porque ficam sem combustível, pesquisadores ainda não podem explicar como isso aconteceriam em tão pouco tempo.

Entretanto, LaMassa, que presidiu a primeira conferência sobre estes quasares em julho, juntamente com Ross, acredita que o campo está no caminho certo. “Há muitas questões a serem respondidas ainda”, ela diz. “Mas eu acho que estamos respondemos as perguntas certas e indo na direção certa.”

Shannon Hall, Nature

Este artigo é reproduzido com permissão e foi originalmente publicado no dia 28 de julho de 2017.
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