3511: Onde há um, há mais cem

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um blazar.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/GSFC

PSO J030947.49+271757.31 é o blazar mais distante observado até à data. A luz que vemos começou a sua viagem quando o Universo tinha menos de mil milhões de anos, há quase 13 mil milhões de anos. O blazar foi descoberto por uma equipa de investigadores liderada por Silvia Belladitta, estudante de doutoramento da Universidade de Insubria, que trabalha para o INAF (Instituto Nacional de Astrofísica) em Milão, Itália, sob a supervisão de Alberto Moretti e Alessandro Caccianiga.

Embora houvesse a suspeita de que o objecto fosse distante, e as observações do Telescópio Espacial Swift (do qual o INAF é um dos principais contribuintes) mostrassem que o seu poder de raios-X correspondia ao de outros blazares, foram as observações obtidas com o óptico MODS (Multi-Double Object Spectrographs) acoplado ao LBT (Large Binocular Telescope) que confirmaram que realmente quebrou o recorde de blazar mais distante do Universo conhecido.

Os blazares são das mais brilhantes classes de objectos chamados NGAs – Núcleos Galácticos Activos – que são buracos negros super-massivos nos centros das galáxias. Estão activos devido à presença de um disco ou esfera de gás ionizado em seu redor que “alimenta” a emissão vista em muitos comprimentos de onda. Os blazares emitem poderosos jactos relativistas, brilhantes o suficiente para serem vistos em todo o Universo conhecido. O feixe de um blazar é visível apenas ao longo de uma estreita linha de visão. Se a Terra não estiver nessa linha de visão, não seria facilmente reconhecível. Assim sendo, a detecção de objectos pode ser extremamente difícil (e fortuita). Mais importante, porém, este blazar é um dos buracos negros super-massivos mais antigos e distantes não obscurecidos por poeira (ao contrário da maioria dos buracos negros super-massivos). Isto permite que os astrónomos estudem este objecto em todo o espectro electromagnético e construam uma imagem completa das suas propriedades.

“O espectro que apareceu diante dos nossos olhos confirmou primeiro que PSO J0309 + 27 é na verdade um NGA, ou uma galáxia cujo núcleo central é extremamente brilhante devido à presença, no seu centro, de um buraco negro super-massivo alimentado pelo gás e pelas estrelas que engole,” diz Belladitta. “Além disso, os dados obtidos pelo LBT também confirmaram que PSO J0309 + 27 está muito longe de nós, usando o desvio para o vermelho, com um valor recorde de 6,1, nunca medido anteriormente para um objecto semelhante,” acrescenta Belladitta, autora principal do artigo científico que descreve a descoberta, publicado na revista Astronomy & Astrophysics Letters.

PSO J0309 + 27 provou ser, de momento, a fonte de rádio mais poderosa e persistente do Universo primordial, nos primeiros mil milhões de anos desde a sua formação. Observações feitas pelo telescópio XRT a bordo do satélite Swift – uma missão com uma contribuição fundamental do INAF e da Agência Espacial Italiana – também tornaram possível estabelecer que, mesmo em raios-X, PSO J0309 + 27 é a fonte cósmica mais brilhante já observada a estas distâncias.

Belladitta ainda realça: “É extremamente importante observar um blazar, porque para cada fonte descoberta deste tipo, sabemos que devem existir cem semelhantes, mas orientadas de maneira diferente e, portanto, fracas demais para serem vistas directamente.” Assim sendo, a descoberta de PSO J0309 + 27 permite que os astrónomos quantifiquem, pela primeira vez, o número de NGAs com poderosos jactos relativistas presentes no Universo primordial. Os blazares nestas épocas iniciais representam as “sementes” de todos os buracos negros super-massivos que existem hoje no Universo.

“A partir destas novas observações do LBT, ainda em desenvolvimento, também estimamos que o mecanismo central que acciona PSO J0309 + 27 é um buraco negro com uma massa equivalente a cerca de mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Graças à nossa descoberta, podemos dizer que já nos primeiros mil milhões de anos do Universo, existia um grande número de buracos negros muito massivos que emitiam poderosos jactos relativistas. Este resultado impõe restrições rígidas aos modelos teóricos que tentam explicar a origem destes enormes buracos negros no nosso Universo,” conclui Belladitta.

Astronomia On-line
24 de Março de 2020

 

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669: UM OU DOIS BURACOS NEGROS? NUVENS DE POEIRA PODEM EXPLICAR CARACTERÍSTICAS INTRIGANTES DOS NÚCLEOS GALÁCTICOS ACTIVOS

Impressão de artista do aspecto de um núcleo galáctico activo. O disco de acreção produz a luz brilhante no centro. A região de linha ampla está logo acima do disco de acreção e perde-se no brilho. As nuvens de poeira são direccionadas para cima devido à intensa radiação.
Crédito: Peter Z. Harrington

Investigadores da UCSC (Universidade da Califórnia em Santa Cruz) pensam que nuvens de poeira, em vez de buracos negros gémeos, podem explicar as características encontradas em NGAs (núcleos galácticos activos). A equipa publicou os seus resultados na edição de 14 de Junho da revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Muitas galáxias grandes têm um NGA, uma pequena região central brilhante alimentada por matéria que espirala na direcção de um buraco negro super-massivo. Quando estes buracos negros engolem vigorosamente a matéria, são cercados por gás quente e veloz que a que se dá o nome “região de linha ampla” (porque as linhas espectrais dessa região são ampliadas pelo movimento rápido do gás).

A emissão deste gás é uma das melhores fontes de informação sobre a massa do buraco negro central e sobre o seu crescimento. A natureza deste gás é, no entanto, mal compreendida; em particular, há menos emissão do que o esperado para gás que se move a certas velocidades. A quebra de modelos simples levou alguns astrofísicos a pensar que muitos NGAs podem ter não apenas um, mas dois buracos negros.

A nova análise é liderada por Martin Gaskell, investigador associado em astronomia e astrofísica da UCSC. Em vez de invocar dois buracos negros, explica grande parte da aparente complexidade e variabilidade das emissões da região de linha ampla como o resultado de pequenas nuvens de poeira que podem obscurecer parcialmente as regiões mais internas dos NGAs.

Gaskell comenta: “Nós mostrámos que muitas das misteriosas propriedades dos núcleos galácticos activos podem ser explicadas por estas pequenas nuvens de poeira, que provocam mudanças no que observamos.”

O co-autor Peter Harrington, estudante da UCSC, explicou que o gás que espirala em direcção ao buraco negro central de uma galáxia forma um “disco de acreção” achatado e o gás super-aquecido no disco de acreção emite radiação térmica intensa. Alguma dessa luz é “reprocessada” (absorvida e reemitida) por hidrogénio e outros gases que circulam acima do disco de acreção na região de linha ampla. Para cima e além, encontra-se uma região de poeira.

“Assim que a poeira atravessa um certo limite, é submetida à forte radiação do disco de acreção,” acrescenta Harrington. Os autores pensam que esta radiação é tão intensa que afasta a poeira do disco, resultando num fluxo irregular de nuvens de poeira que começam na orla externa da região de linha ampla.

As nuvens de poeira tornam a luz emitida mais ténue e avermelhada, assim como a atmosfera da Terra faz com que o Sol pareça mais fraco e avermelhado ao pôr-do-Sol. Gaskell e Harrington desenvolveram um software informático para modelar os efeitos dessas nuvens de poeira nas observações da região de linha ampla.

Os dois cientistas também mostram que, ao incluírem nuvens de poeira no seu modelo, este pode replicar muitas características da emissão da região de linha ampla que há muito tempo intrigam os astrofísicos. Em vez de o gás ter uma distribuição assimétrica e variável, difícil de explicar, encontra-se simplesmente num disco uniforme, simétrico e turbulento em torno do buraco negro. As aparentes assimetrias e mudanças são devidas a nuvens de poeira que passam em frente da região de linha ampla e que fazem com que as regiões atrás pareçam mais fracas e vermelhas.

“Achamos que é uma explicação muito mais natural das assimetrias e mudanças do que outras teorias mais exóticas, como buracos negros binários, invocadas para as explicar,” realça Gaskell. “A nossa explicação permite-nos manter a simplicidade do modelo NGA padrão da matéria que espirala para um único buraco negro.”

Astronomia On-line
19 de Junho de 2018

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