A luz dos objectos mais distantes que observamos demora milhares de milhões de anos a chegar até nós, fazendo com que esses objectos sejam representativos do Universo jovem. De entre os objectos mais longínquos observáveis pelos astrónomos, destacam-se os quasares. Em regiões muito compactas, de apenas alguns dias ou semanas-luz, os quasares produzem centenas de vezes mais energia do que as galáxias normais. É aceite que essa energia só pode vir de buracos negros de massa elevadíssima. Também se acredita que os quasares residem no centro de halos de grande massa de matéria escura - a misteriosa matéria invisível, ainda desconhecida, mas que necessitamos para explicar algumas características do nosso Universo.

Num artigo publicado na revista científica Nature em Janeiro de 2003, R. Barkana (Universidade de Tel Aviv, Israel) e A. Loeb (Centro Smithsonian para a Astrofísica, EUA) sugerem que o espectro de um quasar é modificado pela absorção de alguma luz por parte de gás intergaláctico atraído pelo efeito gravitacional do halo escuro de elevada massa. Estes investigadores modelaram os espectros resultantes para dois conhecidos quasares muito distantes e compararam-nos com observações já existentes.

Analisando os espectros de alta resolução dos dois quasares, verificaram que as riscas de emissão provenientes de átomos de hidrogénio excitados tinham perfis espectrais muito particulares, com picos duplos. Segundo o modelo criado por estes astrónomos, esta é a assinatura da absorção de luz pelo hidrogénio intergaláctico em queda para o halo escuro de massa elevada. Modelos que não considerem a queda de gás não prevêm o pico duplo.

O perfil teórico, por eles calculado, reproduz, não só a existência de dois picos, como também a sua forma e tamanhos relativos. Uma vez que o perfil espectral depende do valor da massa do halo escuro, a concordância entre as observações e o modelo indica que o valor assumido está próximo do valor correcto: por exemplo, alterando a massa por uma ordem de grandeza faz com que o perfil teórico discorde com o observado.

A massa do halo de matéria escura onde reside o quasar foi estimada em ∼ 10¹² massas solares a partir da massa do buraco negro central, com base em modelos de formação hierárquica. Uma correlação forte entre a massa do buraco negro central e a distribuição de velocidades das estrelas da galáxia que o alberga tem sido verificada para galáxias próximas. Esta relação também é válida para os dados até agora existentes de quasares distantes, se se considerar um modelo simples de evolução de quasares através da fusão de galáxias. A massa do buraco negro central de cada quasar foi inferida a partir das luminosidades dos quasares respectivos, resultando em valores de ∼ 10⁹ massas solares.

À distância a que estes dois quasares se encontram, o Universo tinha menos de mil milhões de anos. De acordo com o modelo de formação hierárquica de galáxias, largamente aceite, as primeiras estruturas que se formaram no Universo eram pequenas protogaláxias que continham apenas alguns milhares de estrelas. Ao longo de milhares de milhões de anos, estas protogaláxias colidiram, fundiram e formaram galáxias maiores, tais como as que vemos hoje. Este processo leva tempo, sendo difícil explicar o facto deste estudo apontar para a formação de galáxias relativamente grandes, com cerca de 10¹² massas solares, em menos de mil milhões de anos. Aliás, explicar a própria existência de quasares muito distantes, cujas luminosidades implicam buracos negros com massas perto dos milhares de milhões de massas solares, torna-se um desafio teórico.

Por outro lado, o modelo avançado permite estimar a que ritmo é que a massa está a ser colhida no centro do quasar. O valor é bastante elevado, permitindo que a galáxia estivesse formada em menos de mil milhões de anos, ou seja, em menos tempo do que a idade do Universo na altura.

O modelo agora proposto levanta questões muito importantes. Espera-se que no futuro seja possível testar o modelo contra uma amostra estatística de quasares brilhantes e distantes com espectros de alta resolução.

Fonte da notícia: http://cfa-www.harvard.edu/press/pr0304.html