Quasares

Quasar

Quasares são objetos extremamente distantes em nosso universo conhecido.

Eles são os objetos mais distantes da nossa galáxia que pode ser visto.

Quasares são massas extremamente brilhantes de energia e luz. Eles emitem ondas de rádio, e as ondas de luz raios-x.

Os primeiros quasares observados pareciam nas fotografias ser estrelas pouco luminosas, mas sabia-se que eram fontes de rádio muito fortes. Os quasares foram descobertos na década de 60 quando radioastrônomos australianos localizaram uma forte fonte de rádio que vinha de uma determinada região na constelação de Virgem. Essa fonte de rádio ficou conhecida como 3C-273.

Os astrônomos do Monte Palomar procuraram uma imagem óptica referente a essa fonte de rádio, e então localizaram o que parecia ser uma estrela de fraca luminosidade.

Daí vem o nome que foi dado a este ainda misterioso objeto celeste, quasar, que vem de “quasi stellar radio sources” (fonte de rádio quase estelar).

Galaxias Espirais de Barra

Entretanto foi detectado mais uma fonte de rádio da mesma natureza, ficando esta conhecida como 3C-48.

O espectro destes dois corpos celestes foram analisados e concluiu-se que estes objetos estão muito distantes de nós. Pensa-se que o quasar 3C-273 está a 2 mil milhões de anos luz de distância e a afastar-se a uma velocidade que corresponde a 16% da velocidade da luz.

Outro fato extraordinário acerca deste objeto é a sua luminosidade que parece ser de várias centenas de vezes superior à da nossa galáxia!

Desde então descobriram-se muitos outros quasares, na sua grande maioria não ultrapassam as dimensões do nosso Sistema Solar, mas emitem uma enormíssima quantidade de energia ao longo de uma vasta gama de comprimentos de onda, que vai desde as ondas de rádio até aos raios gama.

Dada a sua enorme distância em relação a nós, quando observamos os quasares estamos a observar como era o Universo nos seus primórdios. Nas nossas proximidades não existem quasares o que indica que no início do Universo eram objetos comuns mas não na atualidade. Se as medições das distâncias destes corpos celestes estiverem corretas, estamos diante dos mais distantes alguma vez detectados.

Em redor dos quasares foram observados nebulosidades que indiciam que estes corpos celestes são núcleos de galáxias, provavelmente com um buraco negro extremamente maciço.

Quasar – O que é

Quasares

Situam-se a distâncias extremas, sendo os objetos mais longínquos do Universo e com um brilho que pode ser até um milhar de vezes superior ao de uma galáxia.

Poderosamente energéticos, são os maiores emissores de energia conhecidos e até há bem pouco tempo, um dos maiores mistérios da astronomia também. Qual é a natureza destes corpos celestes?

A Descoberta dos Quasares

Os primeiros quasares foram descobertos, através de rádio-telescópios, na década de 50, como fontes de rádio sem um objeto visível correspondente.

Na década de 60, foram registados centenas destes objetos e finalmente foi possível observar um deles opticamente.

Em 1964, o astrofísico Hong-Yee Ciu atribuiu-lhes o nome de quasares, que significa “quasi-stellar” – em português quase-estelar – por parecerem estrelas mas ao mesmo tempo terem um comportamento completamente diferente.

Mais tarde em 1980, os quasares foram classificados como um tipo de galáxias ativas e que seriam a mesma coisa que as rádio-galáxias e os blazares, cujas diferenças se baseavam apenas no ângulo de observação das mesmas a partir da terra.

A Natureza dos Quasares

Os quasares são buracos negros supermassivos que brilham intensamente. Curioso? Já explico. Para percebermos a natureza destes objetos, é necessário compreender então primeiro este tipo de buracos negros.

Os buracos negros supermassivos, ao contrário dos buracos negros estelares (que se podem formar, juntamente com as estrelas de neutrões, após a morte de uma estrela de massa superior a 3 massas solares), têm origem nos primórdios do Universo, de uma forma ainda não muito consensual, quando um movimento caótico de matéria formou regiões de maior densidade. A origem destes buracos negros pode ser semelhante à origem das galáxias.

Aliás, é importante reter esta curiosidade: os quasares situam-se a milhares de milhões de anos luz de nós, o que significa que estamos a ver algo que aconteceu há milhares de milhões de anos atrás. Um quasar, pode muito bem ser uma galáxia em formação, uma visão dos primórdios do nosso Universo, bem diferente do que conhecemos hoje.

Mais: o fato de todos os quasares estarem longe de nós, significa que a formação dos quasares era muito mais frequente no início do Universo do que atualmente.

Mas voltando aos monstros sugadores de matéria – o maior conhecido, no centro da galáxia M87, tem 6,4 mil milhões de vezes a massa do nosso Sol – são corpos tão densos que não há nada que possa escapar deles. Nem a própria luz. O seu campo gravitacional tem uma força tal que, qualquer estrela ou nuvem de matéria que se aproxime, é sugada e nunca mais é vista.

Disco de Acreção num Buraco Negro

No entanto, este sugar de matéria não é um processo instantâneo, nem uma estrela é “engolida inteira”. A matéria e as estrelas começam a ser puxados como “fios de esparguete” e formam um círculo espiral em torno do buraco negro.

Este disco de acreção vai percorrendo o caminho em torno do buraco negro até terminar definitivamente no seu interior.

Este disco de acreção, gira a grandes velocidades, fazendo com que a sua temperatura seja superior ás temperaturas das estrelas mais quentes do Universo, emitindo também raios X e outras formas de radiação eletromagnética – a origem do intenso brilho destes buracos negros.

Quasar

Além disso, a densidade deste disco de acreção é tão forte, que a radiação não consegue escapar naturalmente. Assim, é formado um feixe ao longo do eixo do disco, onde as partículas subatômicas são aceleradas e formam um enormíssimo jato de matéria que se pode estender a milhares de anos luz de comprimento.

Em torno do disco de acreção forma-se também um anel de poeira, a que se chama toróide, aquecido pela emissão de microondas provenientes do disco de acreção. O toróide, por sua vez, reemite esta radiação em comprimentos de onda mais elevados.

De notar também que, nem todos os buracos negros supermassivos dão origem a quasares. Na verdade, é consensual entre os astrônomos que todas as grandes galáxias possuem um destes buracos negros no seu centro – a nossa Via Láctea tem um – mas apenas alguns conseguem emitir uma radiação poderosa o suficiente para serem considerados quasares. Também podem ser formados quasares a partir de novas fontes de matéria. Por exemplo, há uma teoria que defende que, quando a galáxia de Andrômeda chocar com a Via Láctea, tal colisão poderá formar um quasar.

Quasares – Astronomia

Quasar

Astrônomos descobrem uma Lente Gravitacional Diferente

Os astrônomos no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausane (EPFL) na Suíça, descobriram pela primeira vez o caso de uma galáxia distante sendo ampliada por um quasar que está agindo como uma lente gravitacional. A descoberta, baseada em parte nas observações feitas no Observatório W.M. Keck em Mauna Kea no Havaí, está sendo publicada, hoje, 16 de Julho de 2010 na revista especializada Astronomy & Astrophysics.

Os quasares que são objetos extremamente luminosos localizados no universo distante, acredita-se que eles recebam energia de buraco negros supermassivos localizados no centro das galáxias. Um único quasar poderia ser mil vezes mais brilhante do que uma galáxia inteira com centenas de bilhões de estrelas, essa propriedade faz com que o estudo das galáxias que hospedam os quasares ser extremamente difícil. O significado da descoberta, dizem os pesquisadores, é que irá fornecer uma nova maneira de entender essas galáxias hospedeiras.

“É como se você estivesse na frente de um farol de carro super brilhante e tentasse discernir a cor dos aros”, disse Frédéric Courbin do EPFL, o principal autor do artigo. Usando as lentes gravitacionais, diz ele, “nós podemos medir as massas das galáxias que abrigam os quasares e então evitar toda essa dificuldade”.

De acordo com a teoria da relatividade geral de Einstein, se uma grande massa (como uma grande galáxia ou um aglomerado de galáxias) está colocada na linha de visada de uma galáxia distante, parte da luz que vem dessa galáxia será dividida. Devido a isso, um observador na Terra irá ver duas ou mais imagens próximas da agora aumentada galáxia de fundo.

A primeira lente gravitacional foi descoberta em 1979, e produziu uma imagem de um quasar distante que foi aumentado e separado por uma galáxia que estava em um plano mais a frente. Centenas de casos de lentes gravitacionais aumentando a imagem de quasares são bem conhecidos. Mas até agora, o processo inverso, ou seja, uma galáxia de fundo sendo aumentada pela presença de uma massiva galáxia hospedeira de um quasar em um plano a frente nunca tinha sido detectada.

O uso de lentes gravitacionais para medir as massas de galáxias distantes independente independente de seus brilhos foi sugerida em 1936 pelo astrofísico da Caltech, Fritz Zwicky, e a técnica tem sido usada de forma efetiva para essa proposta por anos. Até agora, porém nunca tinha sido aplicada para medir a massa de quasares.

Para encontrar as lentes gravitacionais, os astrônomos buscam em uma grande base de dados de espectros de quasares obtidos pelo Sloan Digital Sky survey (SDSS) para então selecionar casos reversos de lentes gravitacionais com o quasar em primeiro plano e a galáxia em um plano de fundo. Seguindo essa metodologia eles escolheram o melhor quasar candidato SDSS J0013+1523, localizado a aproximadamente 1.6 bilhão de anos-luz de distância, usando o Telescópio de 10 metros do Observatório W. M. Keck, ele puderam confirmar que o quasar estava aumentando uma galáxia distante, localizada a aproximadamente 7.5 bilhões de anos-luz de distância.

“Nós nos deliciamos ao ver que essa idéia realmente funciona”, disse Georges Meylan, professor de física e líder da equipe do EPFL. “Essa descoberta demonstra a utilidade contínua das lentes gravitacionais como uma ferramenta astrofísica”.

“Quasares são valiosas ferramentas para se estudar sobre a formação e a evolução das galáxias”, disse o professor de Astronomia S. George Djorgovski, líder da equipe do Caltech. Além disso, adiciona ele “descobertas de mais sistemas irão ajudar a entender melhor a relação entre os quasares e as galáxias que os contém, e a sua co-evolução”.

Colisões de Galáxias dão Origem a Quasares

Olhando atrás de espessas nuvens de gás cósmico e poeira, os pesquisadores acreditam ter determinado as origens dos quasares, os objetos mais brilhantes e mais poderosos do universo. Observações no comprimento de onda dos raios-X e do infravermelho de mais de 200 galáxias distantes, junto com imagens feitas na luz visível, revelaram que os quasares se formam quando duas galáxias se chocam e seus buracos negros centrais se fundem em um só. As novas observações também sugerem que os quasares são mais comuns no universo do que se pensava anteriormente.

Os astrônomos descobriram os quasares, que significa objetos quase estelares, nos anos de 1950. Com apenas o tamanho do sistema solar, os quasares facilmente possuem o brilho de galáxias inteiras e podem existir queimando combustível por mais de 100 milhões de anos. Por décadas, contudo, os astrônomos não puderam decifrar o que gerava esses verdadeiros faróis cósmicos. Os suspeitos óbvios eram os buracos negros supermassivos, que se localizam no centro de quase todas as galáxias existentes, e podem devorar gigantescas quantidades de matéria e são também conhecidos por gerarem jatos de partículas e energia. Mas muitas galáxias, incluindo a Via Láctea, possuem buracos negros supermassivos, mas não geram quasares.

Talvez quasares mais jovens estivessem escondidos. No mínimo, o que os astrônomos começaram a suspeitar no final da década de 1990 quando eles notaram que algumas galáxias tinham seu núcleo central obscurecido por grandes nuvens de poeira que emitiam o mesmo tipo de radiação e produziam níveis de energia similares aos dos quasares.

Para observar além das nuvens, o astrônomo Ezequiel Treister da Universidade do Havaí em Honolulu e seus colegas, selecionaram 200 galáxias candidatas em mais de 100000 imagens feitas pelo Telescópio Espacial Hubble. Então eles apontaram os telescópios espaciais Chandra e Spitzer, que observam em raios-X e infravermelho respectivamente para os núcleos escuros das galáxias. Os candidatos possuíam distâncias superiores a 11 bilhões de anos-luz, o que significa voltar no tempo e observar como era o universo a 2.7 bilhões de anos atrás. As novas observações revelaram quasares escondidos em cada uma das galáxias. Além disso, estudando a forma das galáxias nas imagens do Hubble, os astrônomos encontraram que todas elas tinham nascido a partir da fusão de duas galáxias massivas e de seus buracos negros centrais.

Reunindo todas as informações, os dados apresentam uma imagem de como os quasares se formaram. “De repente tudo faz sentido”, disse a astrônoma e co-autora do trabalho Priyamvada Natarajan da Universidade de Yale. Quando duas galáxias se fundem, explica ela, , seus buracos negros supermassivos se combinam. O novo buraco negro, que pesa tanto como bilhões de sóis, começa a devorar tudo na sua vizinhança. Por 100 milhões de anos, essa atividade é coberta por uma poeira gerada no processo de fusão galáctica. Mas eventualmente, o buraco negro consome poeira o suficiente que jatos de partículas brilhantes e poderosas são expelidos pelo mesmo. Após outros 100 milhões de anos, o quasar exauri seus combustível e se torna negro, tornando-se apenas um enfeite ao lado do buraco negro supermassivo.

No inicio do universo, colisões e então os quasares, ocorriam com mais freqüência, isso porque as galáxias se encontravam mais próximas. Por muitos anos, disse Treister, os astrônomos duvidavam que quasares obscurecidos eram muito comuns. “Agora, nós estamos vendo que não”.

Os achados fornecem “uma poderosa percepção de como os quasares se formaram e se desenvolveram”, disse Amy Barger da Universidade de Winscosin em Madison. A noção de que quasares obscurecidos é o produto de fusões de galáxias tem começado a circular pelo meio. “Mas é interessante que a fração de quasares obscurecidos segue a taxa de fusão de galáxias, isso significa que não existem muitos outros mecanismos para produzir quasares obscurecidos”.

Quasares – Energia

Quasar

Com a invenção de um novo instrumento de investigação em Astronomia na década de 40, foram encontradas no céu, zonas de fortes emissões de ondas rádio.

No entanto, ao utilizar o telescópio, essas mesmas zonas apareciam apenas como pontos luminosos, semelhantes a estrelas.

Um dos casos mais flagrantes foi o de 3C 273.

Como é usual em Astronomia, foi analisada a luz vinda de 3C 273, procurando com as suas riscas espectrais poder explicar a sua constituição química. No entanto, os padrões encontrados não correspondiam a nenhum elemento químico conhecido! Em 1963, Maarten Schmidt chegou à conclusão que o espectro de 3C 273 tinha um padrão correspondente a elementos químicos conhecidos, mas tinha sofrido um desvio tão grande para o vermelho, que se encontrava quase irreconhecível.

Segundo o efeito de Doppler, quando um objeto luminoso se afaste de nós, as suas riscas espectrais características sofrem um desvio para o vermelho, e quando se aproximam, um desvio para o azul. Desvio este que é proporcional à velocidade do objeto.

Este fato indica-nos que 3C 273 afasta-se de nós com uma velocidade de aproximadamente 15% da velocidade da luz. Utilizando a lei de Hubble, calcula-se a distância a que 3C 273 está de nós: aproximadamente 620 Mpc (2 mil milhões de anos–luz). Um objeto que se situa a uma distância tão grande e é observável a partir da Terra, tem de ser extraordinariamente luminoso, com uma luminosidade equivalente a 1000 vezes a da Via Láctea!

E é também dos acontecimentos mais antigos do Universo, já que a sua luz demorou 2 mil milhões de anos a chegar até nós, ou seja, estamos a observar fenômenos de há 2 mil milhões de anos atrás.

Devido à sua aparente semelhança com estrelas, estes astros foram denominados quasares, uma abreviatura de quasi-stellar rádio sources , termo que se aplica também aos quasares com fracas emissões rádio, descobertos mais tarde.

Com o decorrer da investigação, os astrônomos não encontraram quasares com idades inferiores a mil milhões de anos, o que indica que os quasares eram comuns no universo do passado mas não no atual. Foram encontrados quasares mais longínquos que 3C 273, por exemplo o PC 1247+3406, que se afasta de nós a uma velocidade que corresponde a 94% da velocidade da luz, e que se encontra a aproximadamente 3800 Mpc (12 mil milhões de anos-luz).

Em redor dos quasares foram observadas nebulosidades, correspondentes a galáxias, o que indica que o quasar é ele próprio o núcleo de uma galáxia. Embora esta seja muito difícil de observar, já que a luminosidade do quasar a ofusca.

Com a descoberta de quasares, estabeleceram-se relações com outros fenômenos: as galáxias Seyfert e as rádio-galáxias. As galáxias Seyfert, descobertas por Carl Seyfert em 1943, têm núcleos ativos, embora com emissões de rádio fracas, e cuja luminosidade é semelhante à dos quasares menos luminosos.

As rádio-galáxias descobertas em 1918 por Heber Curtis, como o nome indica, têm fortes emissões rádio, e luminosidade relativamente fraca.

Emitem também jatos de electrões acelerados a uma velocidade próxima da da luz (c), num campo magnético forte. Por vezes, estes jatos são duplos, sendo assim designados fontes de rádio duplas.

A nível de luminosidade, as Seyfert e as rádio-galáxias situam-se entre os quasares do passado e as galáxias atuais, o que levou os astrônomos a concluir que tudo indica para que as Seyfert sejam o que resta de quasares com fracas emissões rádio, e as galáxias rádio sejam a evolução dos quasares com fortes emissões rádio.

Foram encontrados outros objetos, denominados blazares, também centros galácticos muito luminosos mas com um espectro típico do de um feixe de electrões com velocidade próxima da da luz, o mesmo tipo de radiação do jato de 3C 273.

Devido a propriedades comuns, quasares, galáxias Seyfert, rádio-galáxias e blazares são chamados galáxias ativas.

Em 1968, Donald Lynden-Bell propôs a teoria de ser um buraco negro a proporcionar a energia necessária às galáxias ativas, confirmada com o aparecimento de dados que levam a concluir que existe um buraco negro no centro da Via-Láctea e de Andrômeda (e suspeita-se o mesmo em muitas outras). A teoria que pretende unificar estes dados, propõe existir um buraco negro no núcleo da galáxia primitiva, e um disco de acreção, ou seja, um disco de gás que “cai” para o buraco negro, a girar em torno deste.

Ao serem atraídos para o buraco negro, os gases são comprimidos e aquecidos a altas temperaturas, fazendo com que o disco brilhe, resultando na elevada luminosidade de um núcleo galáctico ativo. Devido a forças de pressão dos gases e conservação do momento angular, tem de ser libertada energia de modo a manter o equilíbrio.

Esta energia é libertada sob a forma de matéria, que devido ao efeito do campo magnético, resulta nos jatos de partículas aceleradas a próximo de c que são libertados perpendicularmente ao buraco negro. Os gases excitados no disco de acreção produzem o espectro característico dos quasares.

Segundo esta teoria, os tipos de núcleos galácticos ativos são resultado do mesmo fenômeno, um buraco negro super massivo, mas observado de diferentes ângulos. Com o passar do tempo, o gás vai “caindo” para o buraco negro, deixando o disco de acreção cada vez com menos gases, o que leva a uma diminuição de atividade do quasar, podendo levar mesmo à sua extinção. O que explica porque não existem quasares no universo atual.

Espera-se que, com o aperfeiçoamento de novos métodos de investigação em Astronomia, as dúvidas acerca destes objetos tão fascinantes quanto os quasares possam ser esclarecidas, levando ao conhecimento do passado e compreensão do presente do Universo.

Quasares – Objetos

Quasar

Para os astrônomos, quasares são objetos extragaláticos muito brilhantes e muito distantes, cujo nome vem da expressão “Quasi Stellar Radio Sources”.

Eles foram detectados primeiramente com rádio telescópios, e quando identificados no visual, tinham uma aparência pontual, assim como a de uma estrela.

Hoje, porém, já foram detectadas galáxias em cujo núcleo se constata a presença de quasares, e por esse motivo a definição que agora se tornou mais aceita é a de que eles são buracos negros com massas de 1 milhão a 1 bilhão de vezes à do Sol, localizados no núcleo de galáxias ativas.

Os quasares são os mais distantes, os mais brilhantes e os mais misteriosos astros presentes no Universo.

Quando, no final da década de 1950, os primeiros radiotelescópios detectaram pontos parecidos com estrelas que emitiam fortes sinais de rádio, foram dados a eles o nome “quasar” – uma abreviação de “fonte de rádio quase estelar”, em inglês.

Como eram e continuam sendo completamente desconhecidos para os estudiosos do infinito, construíram-se duas hipóteses que tencionavam explicar sua existência: a mais aceita, proposta em 1954 pelos astrônomos Edwin Ernest Salpeter (1924-?) e Yakov Borisovich Zel’dovich (1914-1989), explica que eles são buracos negros gigantes presentes no centro de galáxias, e na medida em que estas vão sendo absorvidas, emitem uma luz intensa.

Dentro desse conceito, o astrônomo Roberto Dias da Costa, da Universidade de São Paulo – USP, esclarece: “acredita-se que os buracos negros mais próximos tenham sido quasares e estariam escuros porque o material que os envolvia e alimentava, escasseou”.

Já a outra tese levantada apresenta a versão de que os quasares seriam uma alta concentração de estrelas com massa enorme – cerca de 15 a 20 vezes maior que a do Sol – , explodindo na freqüência de uma por semana.

Todos os quasares estão a bilhões de anos-luz da Terra (um ano-luz corresponde a 9.460.800.000.000 quilômetros), mas a fortíssima radiação que emitem possibilita que sejam vistos por nós. Eles são objetos extremamente compactos e luminosos, emitindo um brilho mais intenso do que aquele que seria produzido por centenas de galáxias, ou seja, até um trilhão de vezes mais forte do que o Sol. São fortes fontes de rádio variáveis, e seus espectros apresentam efeitos indicativos de que estão se afastando em velocidade igual a até alguns décimos da que é alcançada pela luz.

Uma publicação do Observatório Astronômico de Lisboa, de Dezembro de 2006, revela que “Astrônomos, utilizando o Telescópio Espacial Spitzer de infravermelho, identificaram recentemente dois quasares (ilustração abaixo) que podem estar à beira de uma gigantesca transformação – a passagem de um objeto escondido por enormes quantidades de poeira, a um objeto completamente revelado. Os quasares são dos objetos mais luminosos do Universo. Resultam da enorme atividade de um buraco negro de massa gigantesca no seio de uma galáxia, em geral invisível na extraordinária luminosidade da região que rodeia o buraco negro. Sabe-se hoje que existe uma população de quasares de detecção muito difícil, já que residem em galáxias muito ricas em poeira”.

“Esta, atraída para perto do buraco negro, o esconde juntamente com muita da emissão de energia originada nessa região. Tais quasares foram inicialmente previstos por modelos teóricos que procuravam explicar o fundo difuso presente nas observações mais profundas em raios-X. A detecção direta de tais entidades só seria conseguida nos últimos anos com os telescópios de raios-X e infravermelhos, pois a própria poeira que esconde o quasar aquece e irradia nestes comprimentos de onda. À medida que o tempo passa, e que mais e mais matéria vai sendo consumida pelo buraco negro, a emissão de energia proveniente das suas vizinhanças vai crescendo. A certa altura, pensam os astrônomos, esses monstros emitirão mais do que a poeira que os esconde conseguirá suportar, destruindo e dispersando esta barreira até aí (quase) impenetrável”.

“Usando o Telescópio Espacial Spitzer para realizar um levantamento profundo e extenso em determinada região, além de também realizar nela observações através dos raios-X,, investigadores reuniram uma amostra de quasares com grau de obscurecimento elevado. Dois deles, apesar de extremamente ricos em poeira, exibem luminosidades tão elevadas (o equivalente a mais de 100 bilhões de estrelas tipo Sol) que não é possível a poeira continuar obscurecendo aquelas “fornalhas” durante muito mais tempo. Aproximar-se-á, portanto, uma fase de transição, de quasar obscurecido para quasar “límpido”, com a poeira sendo destruída ou dispersada da região central da galáxia. Uma revelação apenas prevista por modelos teóricos e nunca antes observada no universo”..

Fonte: cienctec.com.br/www.fernandodannemann.recantodasletras.com.br/www.colegiosaofrancisco.com.br