O Universo primitivo era um lugar exuberante onde as galáxias frequentemente esbarravam umas nas outras e frequentemente se fundiam.
© Hubble (quasar duplo)
Utilizando o telescópio espacial Hubble e outros observatórios espaciais e terrestres, os astrônomos fizeram uma descoberta inesperada e rara: um par de quasares gravitacionalmente ligados, ambos dentro de duas galáxias em fusão. Existiram quando o Universo tinha apenas 3 bilhões de anos.
Os quasares são objetos brilhantes alimentados por buracos negros supermassivos e vorazes que expelem quantidades enormes de energia enquanto se alimentam de gás, poeira e qualquer outra coisa dentro do seu alcance gravitacional.
Há cada vez mais evidências de que as grandes galáxias são construídas através de fusões. Os sistemas menores juntam-se para formar sistemas e estruturas cada vez maiores. Durante este processo, formaram-se pares de buracos negros dentro das galáxias em fusão.
Esta foi uma procura parecida à de uma agulha num palheiro que exigiu o poder combinado do telescópio espacial Hubble e do Observatório W. M. Keck no Havaí. O observatório espacial Gaia da ESA ajudou na descoberta original do quasar duplo. O Hubble mostra inequivocamente que se trata de fato de um par genuíno de buracos negros supermassivos, em vez de duas imagens do mesmo quasar criadas pelos efeitos ópticos de uma lente gravitacional em primeiro plano.
E o Hubble mostra uma característica de maré da fusão das duas galáxias, onde a gravidade distorce a forma das galáxias, formando duas caudas de estrelas. No entanto, a nítida resolução do Hubble, por si só, não é suficientemente boa para procurar estes faróis de luz dupla. Foi empregado o Gaia, um satélite lançado em 2013, para identificar potenciais candidatos a quasar duplo. O Gaia mede as posições, distâncias e movimentos de objetos celestes próximos de forma muito precisa. Os quasares aparecem como objetos individuais nos dados do Gaia porque estão tão próximos uns dos outros. No entanto, os seus instrumentos conseguem captar um movimento sutil e inesperado que imita uma mudança aparente na posição de alguns dos quasares que observa.
Os quasares não estão se movendo pelo espaço de forma mensurável. Ao invés, o movimento sutil pode ser evidência de flutuações aleatórias de luz, uma vez que cada membro do par de quasares varia em brilho e em escalas de tempo de dias a meses, dependendo do "horário de alimentação" do buraco negro. Este brilho alternado entre o par de quasares é semelhante a ver um sinal de travessia de uma linha férrea à distância. Como as luzes de ambos os lados do sinal estacionário piscam alternadamente, o sinal dá a ilusão de se mover.
Outro desafio é que, dado que a gravidade distorce o espaço, uma galáxia em primeiro plano poderia dividir a imagem de um quasar distante em dois, criando a ilusão de que se trata de um binário. O telescópio Keck foi utilizado para garantir que não havia uma galáxia servindo como lente gravitacional entre a Terra e o quasar duplo suspeito.
Uma vez que o Hubble observa o passado distante, este quasar duplo já não existe. Ao longo dos 10 bilhões de anos que se seguiram, as suas galáxias hospedeiras provavelmente fundiram-se numa galáxia elíptica gigante, como as que hoje se veem no Universo local. E os quasares fundiram-se para formar um único buraco negro supermassivo e gigantesco no seu centro.
A M87, uma galáxia elíptica gigante nossa vizinha, tem um buraco negro supermassivo com 6,5 bilhões de vezes a massa do nosso Sol. Talvez este buraco negro tenha sido criado a partir de uma ou mais fusões galácticas ao longo dos últimos bilhões de anos.
O futuro telescópio espacial Nancy Grace Roman da NASA, com a mesma acuidade visual que o Hubble, é ideal para caçar quasares binários. O Hubble tem sido utilizado para registar cuidadosamente dados de alvos individuais. Mas a visão infravermelha e de grande angular do Roman é 200 vezes maior do que a do Hubble. Muitos quasares podem ser sistemas binários. O telescópio Roman pode fazer enormes avanços nesta área de pesquisa.
Um artigo foi publicado na revista Nature.
Fonte: W. M. Keck Observatory
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