Quasares distantes habitam halos de matéria escura

2007-02-19

Esta ilustração – com 360 milhões de anos-luz de comprimento – mostra a distribuição de matéria escura, de halos de massa elevada e de quasares luminosos numa simulação do Universo primitivo, vista 1,6 mil milhões de anos após o Big Bang. Estruturas filamentares a cinzento mostram a distribuição da matéria escura “invisível”. Os pequenos círculos brancos marcam os “halos” de concentração de matéria escura com massa 2 biliões de vezes a massa do Sol. Os círculos azuis maiores assinalam os halos de maior massa, mais de 7 biliões de vezes a massa do Sol, que albergam os quasares mais luminosos. O forte agrupamento de quasares nesta amostra do SDSS demonstra que estes residem nestes halos raros, de massa muito elevada. Crédito: Paul Bode and Yue Shen, Princeton University.
O Sloan Digital Sky Survey
Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
O levantamento do céu SDSS é um projecto que tem por objectivo mapear detalhadamente um quarto de todo o céu, determinando posições e magnitudes absolutas de 100 milhões de objectos celestes, e determinando ainda a distância a mais de 1 milhão de galáxias e quasares. Os telescópios que participam neste projecto estão situados no Observatório de Apache Point (EUA). O SDSS é um projecto conjunto de instituições norte-americanas, alemãs e japonesas.
(SDSS-II) é um levantamento do céu que pretende cartografar a 3D um quarto do céu através de cerca de 1 milhão de objectos. Cientistas do programa SDSS-II usaram recentemente um mapa com mais de 4 000 quasares
quasar
Os quasares são objectos extragalácticos extremamente brilhantes e compactos. Hoje acredita-se que são o centro de galáxias muito energéticas ainda num estado inicial da sua evolução (são, pois, núcleos galácticos activos - NGAs) e a sua energia provém de um buraco negro de massa muito elevada. Os seus desvios para o vermelho indicam que se encontram a distâncias cosmológicas. O seu nome, quasar, vem do inglês quasi-stellar object, ou seja, objecto quase estelar, devido à semelhança da sua imagem em placas fotográficas com a imagem de uma estrela.
luminosos do Universo remoto para mostrar que estes faróis brilhantes estão dispostos em grupos densos. Super enxames gigantescos de quasares estão separados por muito espaço vazio. O forte agrupamento dos quasares mostra que estes se encontram em regiões onde a concentração de matéria negra tem uma massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
muito elevada.

“Os mapas anteriores mostravam que os quasares mais próximos de nós se agrupavam como as galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
normais,” explicou Yue Shen, líder do estudo e estudante da Universidade de Princeton. “Contudo, o agrupamento no nosso mapa é dez vezes mais intenso, a diferença entre uma fotografia de alto contraste e uma fotocópia desbotada."

Os quasares são aglomerados brilhantes de gás a cair em espiral em buracos negros
buraco negro
Um buraco negro é um objecto cuja gravidade é tão forte que a sua velocidade de escape é superior à velocidade da luz. Em Astronomia, distinguem-se dois tipos de buraco negro: os buracos negros estelares, que resultam da morte de uma estrela de massa elevada, e os buracos negros galácticos, que existem no centro das galáxias activas.
de massa elevada no centro do que seria uma galáxia normal, se isso não acontecesse. As suas luminosidades
luminosidade
A luminosidade (L) é a quantidade de energia que um objecto celeste emite por unidade de tempo e em determinado comprimento de onda, ou em determinada banda de comprimentos de onda.
intensas fazem com que sejam vistos a distâncias enormes, e visto que a velocidade da luz
velocidade da luz
A velocidade da luz é a rapidez com que se propagam as ondas luminosas (ou radiação electromagnética). No vácuo, é igual a 299 790 km/s, sendo independente do referencial considerado.
é finita, os mapas desses quasares proporcionam um vislumbre da estrutura do Universo quando este tinha uma pequena fracção da idade actual.

“Os quasares encontram-se dentro de galáxias, que por sua vez se encontram em halos extensos de matéria escura
matéria escura
A matéria escura é matéria que não emite luz e por isso não pode ser observada directamente, mas cuja existência é inferida pela sua influência gravitacional na matéria luminosa, ou prevista por certas teorias. Por exemplo, os astrónomos acreditam que as regiões mais exteriores das galáxias, incluindo a Via Láctea, têm de possuir matéria escura devido às observações do movimento das estrelas. A Teoria Inflacionária do Universo prevê que o Universo tem uma densidade elevada, o que só pode ser verdade se existir matéria escura. Não se sabe ao certo o que constitui a matéria escura: poderão ser partículas subatómicas, buracos negros, estrelas de muito baixa luminosidade, ou mesmo uma combinação de vários destes ou outros objectos.
invisível,” disse o astrónomo Michael Strauss da Universidade de Princeton e membro da equipa de Shen. “Numa galáxia típica, há 10 vezes mais massa de matéria escura que de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
.”

“Não podemos observar os halos de matéria escura directamente,” Strauss explicou, “mas sabemos a partir de cálculos teóricos como é que estes se agrupam. Ao medir o agrupamento dos quasares, conseguimos inferir a massa dos halos onde estes habitam."

“Mostrámos que os quasares mais brilhantes, alimentados pelos buracos negros maiores, se encontram nos halos de maior massa do Universo primitivo, com vários biliões de vezes a massa do Sol
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
,” adicionou Shen, “Isto é de grosso modo o que os cálculos teóricos prevêem.”

Em comparação com mapas antigos com algumas centenas de objectos, o SDSS permitiu a descoberta de mais quasares para lá dos 11 mil milhões de anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
de distância, a distância mínima da amostra usada por Shen. O estudo revelou que os quasares distantes são extremamente raros, com separações médias de 200 milhões de anos-luz. “Só com alguns milhares de objectos cartografados foi possível efectuar esta medida,” disse Gordon Richards da Universidade de Drexel e membro da equipa.

Devido ao facto da gravidade puxar a matéria escura para estruturas cada vez mais densas ao longo do tempo, a densidade
densidade
Em Astrofísica, densidade é o mesmo que massa volúmica: é a massa por unidade de volume.
dos aglomerados de matéria escura eram menos densos no início do Universo do que é hoje em dia.

Segundo o teórico Avi Loeb da Universidade de Harvard, as novas medições fornecem dados novos acerca do crescimento primitivo de buracos negros de massa muito elevada. “A existência de quasares brilhantes em tempos primitivos é um dos mistérios por resolver na cosmologia. Como é que os buracos negros cresceram até milhares de milhões de vezes a massa do Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
quando o Universo tinha apenas um décimo da sua idade actual? As medições do SDSS ajudar-nos-ão a encontrar uma resposta.”

Estes resultados estão descritos no artigo “Clustering of High Redshift (Z > 2.9) Quasars from the Sloan Digital Sky Survey”, aceite para publicação na revista científica The Astronomical Journal.

Fonte da notícia: http://www.sdss.org/news/releases/20070209.quasar.html