A maioria dos quasares vive de pouco alimento

2012-06-20

As galáxias nestas quatro imagens do Telescópio Espacial Hubble estão rodeadas por tanta poeira que a luz brilhante dos seus quasares está obscurecida. As imagens no canto superior direito, inferior esquerdo e inferior direito revelam três das galáxias do estudo com aparência normal que hospedam quasares. Apenas uma galáxia na amostra, no canto superior esquerdo, mostra evidências de uma interacção com outra galáxia. As duas bolhas brancas são os núcleos de ambas as galáxias. Observa-se uma franja de material, de cor castanha e azul, abaixo das galáxias que se fundem. As galáxias existiram cerca de 8.000 a 12.000 milhões de anos atrás, durante uma época de pico no crescimento de buracos negros. Têm massas comparáveis à da nossa Via Láctea. As manchas azuis são regiões de formação estelar. As áreas castanhas representam poeira ou estrelas velhas. Crédito: NASA, ESA, e K. Schawinski (Yale University)
Um novo estudo mostra que os 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.
no universo primitivo precisavam apenas de um lanche, em vez de uma refeição gigantesca, para alimentar os seus 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.
e ajudá-los a crescer.



Os quasares são gigantescos objectos brilhantes sustentados por buracos negros que se alimentam de material capturado e que é aquecido no processo a milhões de graus. Os quasares mais brilhantes residem em 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.
distorcidas por colisões com outras galáxias. Estes encontros enviam grandes quantidades de gás e poeira para o redemoinho gravitacional de buracos negros famintos.



Agora, no entanto, os astrónomos estão a desvendar uma população subjacente de quasares mais fracos que prosperam em galáxias espirais de aparência normal. São sustentados por buracos negros que petiscam pequenas rações de gás ou ocasionalmente uma pequena galáxia satélite.

Um estudo de 30 galáxias que hospedam quasares, realizado com dois dos mais importantes observatórios da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
, o Telescópio Espacial Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
O Telescópio Espacial Hubble é um telescópio espacial que foi colocado em órbita da Terra em 1990 pela NASA, em colaboração com a ESA. A sua posição acima da atmosfera terrestre permite-lhe observar os objectos astronómicos com uma qualidade ímpar.
e o Telescópio Espacial Spitzer
Spitzer Space Telescope
O Telescópio Espacial Spitzer é um telescópio de infravermelhos colocado em órbita pela NASA a 25 de Agosto de 2003. Este telescópio, anteriormente designado por Space InfraRed Telescope Facility (SIRTF), foi re-baptizado em homenagem a Lyman Spitzer, Jr. (1914-1997), um dos grandes astrofísicos norte-americanos do século XX. Espera-se que este observatório espacial contribua grandemente em diversos campos da Astrofísica, como por exemplo na procura de anãs castanhas e planetas gigantes, na descoberta e estudo de discos protoplanetários à volta de estrelas próximas, no estudo de galáxias ultraluminosas no infravermelho e de núcleos de galáxias activas, e no estudo do Universo primitivo.
, descobriu que 26 das galáxias hospedeiras não apresentam sinais de colisões com as vizinhas, como, por exemplo, formas distorcidas. Apenas uma galáxia na amostra mostra evidências de uma interacção com outra galáxia. As galáxias existiram cerca de 8.000 a 12.000 milhões de anos atrás, durante uma época de pico no crescimento de buracos negros.



O estudo, liderado por Kevin Schawinski da Universidade de Yale, reforça a evidência de que o crescimento da maioria dos buracos negros no Universo primitivo era sustentado por pequenos eventos a longo prazo ao invés de grandes fusões dramáticas a curto prazo.



"Os quasares que são o produto de colisões de galáxias são muito brilhantes", afirmou Schawinski. "Os objectos que observámos neste estudo são os quasares mais comuns. São muito menos luminosos. Os quasares nascidos de fusões de galáxias recebem toda a atenção porque são muito mais brilhantes e as suas galáxias hospedeiras apresentam-se desordenadas. Mas, na verdade, os quasares típicos estão onde se processa o crescimento da maior parte dos buracos negros. São a norma, e não precisam do dramatismo de uma colisão para brilharem. "


Schawinski analisou ​​galáxias observadas pelos telescópios Hubble e Spitzer no levantamento CANDELS - Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey. Escolheu 30 galáxias envoltas em poeira que pareciam extremamente brilhantes em imagens do infravermelho
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
feitas pelo telescópio Spitzer, sinal de que os seus buracos negros residentes estão a banquetear-se com a matéria que neles cai. A poeira está a bloquear a luz dos quasares em comprimentos de onda do visível
radiação visível
A radiação visível é a região do espectro electromagnético que os nossos olhos detectam, compreendida entre os comprimentos de onda de 350 e 700 nm (frequências entre 4,3 e 7,5x1014Hz). Os nossos olhos distinguem luz visível de frequências diferentes, desde a luz violeta (radiação com comprimentos de onda ~ 400 nm), até à luz vermelha (com comprimentos de onda ~ 700 nm), passando pelo azul, anil, verde, amarelo e laranja.
. Mas a luz infravermelha atravessa a poeira, permitindo a Schawinski estudar detalhadamente a estrutura das galáxias. As massas
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
destas galáxias são comparáveis ​​à da nossa Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
.



Em seguida, Schawinski estudou as galáxias em imagens no infravermelho próximo
infravermelho próximo
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 5 mícrones. Esta banda permite observar astros ou fenómenos com temperaturas entre 740 e 5200 graus Kelvin.
, tiradas pela Wide Field Camera 3 do Hubble. As imagens do Hubble permitiram uma análise cuidadosa das formas das galáxias, que deveriam ser significativamente distorcidas no caso de ter havido grandes fusões de galáxias que rompessem a sua estrutura. Em vez disso, em todos os exemplos, excepto um, as galáxias não apresentaram tal ruptura.



Qualquer que seja o processo que está a alimentar os quasares, fica para lá da capacidade de detecção, mesmo tratando-se do Hubble. "Julgo que é uma combinação de processos, tais como agitação aleatória de gás, explosões de supernovas
supernova
Uma supernova é a explosão de uma estrela no final da sua vida. As explosões de supernova são de tal forma violentas e luminosas que o seu brilho pode ultrapassar o brilho de uma galáxia inteira. Existem dois tipos principais de supernova: as supernovas Tipo Ia, que resultam da explosão duma estrela anã branca que, no seio de um sistema binário, rouba matéria da estrela companheira até a sua massa atingir o limite de Chandrasekhar e então colapsa; e as supernovas Tipo II, que resultam da explosão de uma estrela isolada de massa elevada (com massa superior a cerca de 4 vezes a massa do Sol) que esgotou o seu combustível nuclear e expeliu as suas camadas externas, restando apenas um objecto compacto (uma estrela de neutrões ou um buraco negro).
, pequenos corpos que são engolidos, e fluxos de gás e de matéria estelar alimentando o núcleo", adianta Schawinski.

Um buraco negro não precisa de muito gás para satisfazer o seu apetite e accionar um quasar. "Há gás mais que suficiente em poucos 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.
a partir do centro da Via Láctea para a transformar num quasar", explicou Schawinski. "Isto apenas não acontece. Mas poderia acontecer se uma daquelas pequenas nuvens de gás corresse em direcção ao buraco negro. Movimentos aleatórios dentro da galáxia poderiam canalizar o gás para o buraco negro. Há dez mil milhões de anos, esses movimentos aleatórios eram mais comuns e havia mais gás para agitar. As pequenas galáxias também eram mais abundantes e eram engolidas pelas galáxias maiores."


As galáxias do estudo de Schawinski são os principais alvos do Telescópio Espacial James Webb, um grande observatório de infravermelhos programado para ser lançado ainda nesta década. "Para compreender que tipo de eventos estão a alimentar os quasares nestas galáxias precisamos do telescópio Webb. O Hubble e o Spitzer foram apenas os primeiros a encontrá-los."



A equipa de astrónomos do presente estudo é composta por: K. Schawinski, BD Simmons, C.M. Urry, e E. Glikman (Universidade de Yale), e E. Treister (Universidad de Concepción, Chile).


Fonte da notícia:
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/27/full/