Astrônomos descobriram um par de quasares que acaba de bater um duplo recorde.
© M. Garlick (ilustração de dois quasares em fusão)
Não só é o par mais distante de quasares em fusão alguma vez encontrado, como também é o único par confirmado na era passada da formação mais antiga do Universo. Desde o primeiro instante após o Big Bang que o Universo tem vindo a expandir-se. Isto significa que o Universo primitivo era consideravelmente menor e que era mais provável que as galáxias em formação inicial interagissem e se fundissem.
As fusões de galáxias alimentam a formação de quasares, que são núcleos galácticos extremamente luminosos onde o gás e a poeira que caem num buraco negro supermassivo central emitem enormes quantidades de luz. Assim, ao olhar para o Universo primitivo, os astrônomos esperariam encontrar vários pares de quasares muito próximos uns dos outros, à medida que as suas galáxias hospedeiras se fundem. No entanto, ficaram surpreendidos por não encontrarem exatamente nenhum, até agora.
Com a ajuda do telescópio Gemini North, operado pelo NOIRLab (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory), foi descoberto o par de quasares em fusão vistos apenas 900 milhões de anos após o Big Bang no período da história do Universo conhecido como "Amanhecer Cósmico". O Amanhecer Cósmico decorreu entre cerca de 50 milhões de anos a um bilhão de anos após o Big Bang. Durante este período, as primeiras estrelas e galáxias começaram a aparecer, enchendo de luz, e pela primeira vez, o escuro Universo. A chegada das primeiras estrelas e galáxias deu início a uma nova era na formação do cosmos, conhecida como a Época da Reionização. A Época da Reionização, que teve lugar no Amanhecer Cósmico, foi um período de transição cosmológica. Começando cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, a luz ultravioleta das primeiras estrelas, galáxias e quasares espalhou-se pelo cosmos, interagindo com o meio intergaláctico e retirando os elétrons dos átomos de hidrogênio primordiais do Universo.
A Época da Reionização foi uma época crítica na história do Universo, que marcou o fim da "Idade das Trevas" cósmica e que deu origem às grandes estruturas que hoje observamos no nosso Universo local. Para compreender o papel exato que os quasares desempenharam durante a Época da Reionização, os astrônomos estão interessados em encontrar e estudar os quasares que povoam esta era precoce e distante.
Até agora foram descobertos cerca de 300 quasares na Época da Reionização, mas nenhum deles foi encontrado num par. Isto é, até que Yoshiki Matsuoka, astrônomo da Universidade de Ehime, no Japão, e a sua equipe estavam revendo imagens tiradas com o instrumento HSC (Hyper Suprime-Cam) do telescópio Subaru e uma tênue mancha vermelha lhes chamou a atenção.
© NOIRLab / Subaru (par de quasares no processo de fusão)
A equipe não tinha a certeza de que se tratava de um par de quasares, uma vez que os candidatos a quasares distantes estão contaminados por numerosas outras fontes, tais como estrelas e galáxias em primeiro plano e por efeitos de lentes gravitacionais. Para confirmar a natureza dos objetos, a equipe realizou espectroscopia de acompanhamento utilizando o FOCAS (Faint Object Camera and Spectrograph) do telescópio Subaru e o GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph) do Gemini North. Os espectros, que dividem a luz emitida por uma fonte nos comprimentos de onda que a compõem, obtidos com o GNIRS, foram cruciais para caracterizar a natureza do par de quasares e das suas galáxias hospedeiras.
Foi descoberto também que os dois buracos negros são enormes, cada um com 100 milhões de vezes a massa do Sol. Este fato, associado à presença de uma ponte de gás entre os dois quasares, sugere que estes e as galáxias que os acolhem estão passando por uma fusão de grande escala.
A Época da Reionização liga a mais antiga formação da estrutura cósmica ao Universo complexo que observamos bilhões de anos mais tarde. Ao estudar objetos distantes deste período, os astrônomos obtêm informações valiosas sobre o processo de reionização e sobre a formação dos primeiros objetos do Universo. Mais descobertas como esta podem estar no horizonte com o LSST (Legacy Survey of Space and Time) do Observatório Vera C. Rubin, com a duração de uma década e com início em 2025, que está preparado para detectar milhões de quasares utilizando as suas capacidades de imagem profunda.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: University of Tokyo
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