Estrutura de rádio maciça e desconhecida detectada em torno do quasar mais brilhante do universo

O primeiro e mais brilhante quasar já descoberto ainda está coberto de segredos.

Os astrônomos descobriram dois objetos grandes e misteriosos saindo do buraco negro mais brilhante do universo conhecido.

Descoberto em uma pesquisa de fontes de ondas de rádio cósmicas em 1959 , o buraco negro supermassivo 3C 273 é um quasar – abreviação de “objeto quase estelar”, porque a luz emitida por esses gigantes é brilhante o suficiente para ser confundida com a luz das estrelas. Enquanto os próprios buracos negros não emitem luz, os maiores são cercados por gigantescos redemoinhos de gás chamados discos de acreção; à medida que o gás cai no buraco negro à velocidade da luz, o atrito aquece o disco e faz com que ele brilhe com radiação – normalmente detectada como ondas de rádio.

O Quasar 3C 273 é o primeiro quasar já identificado. É também o mais brilhante, brilhando mais de 4 trilhões de vezes mais brilhante que o sol da Terra , a uma distância de mais de 2,4 bilhões de anos-luz de distância. Ao longo das décadas, os cientistas estudaram extensivamente o núcleo do buraco negro em chamas – no entanto, porque o quasar é tão brilhante, estudar a galáxia circundante que o hospeda tem sido quase impossível. Esse brilho notável, ironicamente, deixou os cientistas em grande parte no escuro sobre como os quasares impactam suas galáxias hospedeiras.

Agora, um novo estudo publicado em 28 de abril no The Astrophysical Journal pode finalmente mudar isso.

No estudo, uma equipe de pesquisadores calibrou o radiotelescópio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no Chile para separar o brilho radiante do quasar 3C 273 da luz emitida por sua galáxia hospedeira. Eles ficaram apenas com as ondas de rádio emitidas pela galáxia do quasar – revelando duas estruturas de rádio maciças e misteriosas nunca vistas antes.

Quasar 3C 273 observado através do Telescópio Espacial Hubble (esquerda) e do radiotelescópio ALMA (direita).
Quasar 3C 273 observado através do Telescópio Espacial Hubble (esquerda) e do radiotelescópio ALMA (direita). O grande e fraco objeto de rádio é mostrado em azul-branco, enquanto o jato de energia brilhante é mostrado em laranja. (Crédito da imagem: Komugi et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope)

Uma estrutura parece ser uma enorme mancha de luz de rádio que envolve toda a galáxia, depois se estende por dezenas de milhares de anos-luz a sudoeste. Essa névoa de rádio se sobrepõe à segunda estrutura – um gigantesco jato de energia, conhecido como jato astrofísico, que também se estende por dezenas de milhares de anos-luz.

Os cientistas não sabem exatamente como ou por que os jatos astrofísicos se formam. Eles sabem, no entanto, que os jatos são comumente vistos em torno de quasares e outros buracos negros supermassivos, e provavelmente surgem de interações entre um buraco negro e seu disco de acreção empoeirado. Os jatos são normalmente feitos de matéria ionizada (carregada eletricamente) e viajam a uma velocidade próxima à da luz.

A radiação liberada por esses jatos pode parecer mais brilhante ou mais fraca dependendo da frequência de rádio na qual eles são vistos – no entanto, a grande estrutura de rádio ao redor da galáxia 3C 273 mostrou um brilho uniforme, independentemente de sua frequência. Segundo os pesquisadores, isso sugere que as duas estruturas de rádio são criadas por fenômenos separados e não relacionados.

Depois de testar várias teorias, a equipe concluiu que o grande nevoeiro de rádio ao redor da galáxia vem do gás hidrogênio formador de estrelas que está sendo ionizado diretamente pelo próprio quasar. Esta é a primeira vez que gás ionizado foi visto estendendo-se por dezenas de milhares de anos-luz em torno de um buraco negro supermassivo, de acordo com os pesquisadores.
Esta descoberta toca em um mistério de longa data dentro da astronomia: um quasar pode ionizar tanto gás em sua galáxia hospedeira que impede a formação de novas estrelas?

Para responder a essa pergunta, os pesquisadores compararam a massa de gás estimada da galáxia com outras galáxias do mesmo tipo e tamanho. Eles descobriram que, embora o quasar tenha ionizado uma quantidade verdadeiramente incompreensível de gás, tornando-o inútil para a construção de novas estrelas, a formação de estrelas não estava sendo visivelmente suprimida na galáxia em geral. Isso sugere que galáxias prósperas e em crescimento ainda podem existir com quasares que expelem radiação em seus centros.

“Esta descoberta fornece um novo caminho para estudar problemas anteriormente abordados usando observações por luz óptica”, disse o autor principal do estudo, Shinya Komugi, professor associado da Universidade Kogakuin, em Tóquio , em um comunicado . “Ao aplicar a mesma técnica a outros quasares, esperamos entender como uma galáxia evolui através de sua interação com o núcleo central.”