o que é um quasar?

um minúsculo ponto preto no centro de um disco brilhante, um jato saindo perpendicularmente ao disco.
conceito de artista de quasar J0313-1806, atualmente o quasar mais distante conhecido. Os quasares são objetos altamente luminosos no universo primitivo, que se acredita serem alimentados por buracos negros supermassivos. Esta ilustração mostra um amplo disco de acreção em torno de um buraco negro e retrata um vento de velocidade extremamente alta, fluindo a cerca de 20% da velocidade da luz, encontrado nas proximidades do JO313-1806. Veja uma versão anotada desta imagem. Imagem via Noirlab/ NSF/ AURA/ Observatório J. Da Silva / Keck.

a palavra quasar significa quasi-stellar radio source. Os quasares receberam esse nome porque pareciam semelhantes a estrelas quando os astrônomos começaram a notá-los no final dos anos 1950 e início dos anos 60. mas os quasares não são Estrelas. Eles agora são conhecidos como galáxias jovens, localizadas a vastas distâncias de nós, com seus números aumentando em direção à borda do universo visível. Como eles podem estar tão longe e ainda visíveis? A resposta é que os quasares são extremamente brilhantes, até 1.000 vezes mais brilhantes que a nossa galáxia Via Láctea. Sabemos, portanto, que eles são altamente ativos, emitindo quantidades impressionantes de radiação em todo o espectro eletromagnético.Porque eles estão longe, estamos vendo esses objetos como eram quando nosso universo era jovem. O quasar mais antigo, atualmente, é J0313-1806. Sua distância foi medida como 13,03 bilhões de anos-luz e, portanto, a vemos como era apenas 670 milhões de anos após o Big Bang.O que estava acontecendo em nosso universo naquela época para tornar os quasares tão surpreendentemente brilhantes?

uma grade colocada em uma parte do céu com muitos pontos multicoloridos e pequenas manchas.Aqui estão 100 quasares identificados através de dados do Hyper Suprime-Cam montado no telescópio Subaru. As 7 primeiras linhas representam as 83 novas descobertas. As 2 linhas inferiores representam 17 quasares anteriormente conhecidos na área de pesquisa. Imagem via NAOJ.Os astrônomos agora acreditam que os quasares são os centros extremamente luminosos das galáxias em sua infância. Após décadas de intenso estudo, temos outro termo para esses objetos: um quasar é um tipo de núcleo galáctico ativo, ou AGN. Na verdade, existem muitos tipos diferentes de AGNs, cada um com sua própria história para contar. Acredita-se que a radiação intensa liberada por um AGN seja alimentada por um buraco negro supermassivo em seu centro. A radiação é emitida quando o material no disco de acreção ao redor do buraco negro é superaquecido a milhões de graus pelo intenso atrito gerado pelas partículas de poeira, gás e outras matérias no disco colidindo inúmeras vezes umas com as outras.

a espiral interna da matéria no disco de acreção de um buraco negro supermassivo – isto é, no centro de um quasar – é o resultado de partículas colidindo e saltando umas contra as outras e perdendo impulso. Esse material veio das enormes nuvens de gás, consistindo principalmente de hidrogênio molecular, que encheu o Universo na época logo após o Big Bang.Assim, posicionados como estavam no universo primitivo, os quasares tinham um vasto suprimento de matéria para se alimentar.

como a matéria em um disco de acreção de Quasar/buraco negro aquece, gera ondas de rádio, raios-X, luz ultravioleta e visível. O quasar torna-se tão brilhante que é capaz de ofuscar galáxias inteiras. Mas lembre-se … quasares estão muito longe. Eles estão tão longe de nós que observamos apenas o núcleo ativo, ou núcleo, da galáxia em que residem. Não vemos nada da galáxia além de seu centro brilhante. É como ver um farol de carro distante à noite: você não tem ideia de qual tipo de carro está olhando, pois tudo além do farol está na escuridão.Por outro lado, existem galáxias que não são classificadas como quasares, mas que ainda têm centros brilhantes e ativos onde podemos ver o resto da galáxia. Um exemplo desse tipo de AGN é chamado de galáxia Seyfert após o falecido astrônomo Carl Keenan Seyfert, que foi o primeiro a identificá-los.

uma galáxia espiral face-on com centro amarelado brilhante e manchas rosa ao longo dos braços.NGC 1068 (Messier 77) foi uma das primeiras galáxias Seyfert classificadas. É a mais brilhante e uma das galáxias Seyfert tipo 2 mais próximas e mais bem estudadas, e é o protótipo desta classe. Esta imagem de 2013 é através do Telescópio Espacial Hubble.As galáxias Seyfert representam talvez 10% de todas as galáxias do universo: elas não são classificadas como quasares porque são muito mais jovens e têm estruturas bem definidas, em vez das galáxias jovens sem forma e amorfas que se presume terem hospedado quasares apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.Mas apenas considere as quantidades de energia necessárias para iluminar um objeto o suficiente para torná-lo visível em ondas de rádio dos confins mais distantes do universo, como um marinheiro sendo capaz de vislumbrar um farol distante através de um oceano inteiro. Os quasares podem emitir até mil vezes a energia da luminosidade combinada dos cerca de 200 bilhões de estrelas em nossa própria Via Láctea. Um quasar típico é 27 trilhões de vezes mais brilhante que o nosso Sol! Substitua o sol no céu por um quasar e sua incrível luminosidade o cegaria instantaneamente se você fosse imprudente o suficiente para olhar diretamente para ele. Se você colocasse um quasar à distância de Plutão, ele vaporizaria todos os oceanos da terra para vaporizar em um quinto de segundo.Os astrônomos acreditam que a maioria, senão todas, as grandes galáxias passaram por uma chamada “fase quasar” em sua juventude, logo após sua formação. Nesse caso, eles diminuíram de brilho quando ficaram sem matéria para alimentar o disco de acreção ao redor de seus buracos negros supermassivos. Após essa época, as galáxias se estabeleceram em quiescência, seus buracos negros centrais famintos de material para se alimentar. O buraco negro no centro da nossa própria galáxia foi visto a brilhar brevemente, no entanto, como a passagem de material se desvia para ele, liberando ondas de rádio e raios-X. É concebível que Estrelas inteiras possam ser dilaceradas e consumidas enquanto atravessam o horizonte de eventos de um buraco negro, o ponto sem retorno.Deve – se ressaltar, no entanto, que nosso conhecimento da evolução das galáxias-do quasar jovem à galáxia quiescente de meia – idade-está longe de ser completo. As galáxias geralmente nos fornecem exceções e, como exemplo, não precisamos procurar mais do que nossa própria Via Láctea. Sabemos agora, por exemplo, que há 3,5 milhões de anos houve uma explosão gigantesca conhecida como uma explosão Seyfert no centro da nossa galáxia. Aparentemente, estava centrado em Sagitário a*, o buraco negro supermassivo da Via Láctea, produzindo dois enormes lobos de plasma superaquecido que se estendem por cerca de 25.000 anos-luz dos pólos galácticos Norte e sul. Esses enormes lóbulos são chamados de bolhas de Fermi e são visíveis Hoje em comprimentos de onda gama e raios-X (emissões eletromagnéticas de frequência muito alta).Portanto, os astrônomos ainda estão aprendendo sobre as especificidades da evolução das galáxias.

 Borda-na galáxia, esferas vermelhas e azuis gigantes acima e abaixo do meio, gráfico inserido.
ver maior. O conceito artístico das bolhas de Fermi, descobertas em 2010. Esses enormes lobos se estendem acima e abaixo do plano da nossa galáxia Via Láctea. Eles brilham em raios gama e raios-X e, portanto, são invisíveis ao olho humano. O gráfico mostra como o Telescópio Espacial Hubble foi usado para sondar a luz de um quasar distante para analisar as bolhas de Fermi. A luz de um quasar passou por uma dessas bolhas. Impresso nessa luz há informações sobre a velocidade, composição e, eventualmente, massa do fluxo de saída. Assim, os quasares não são apenas misteriosos, eles também podem ser úteis! Imagem via HubbleSite.

de fato, a história dos quasares não tem sido um caminho fácil para os astrônomos seguirem. Quando os quasares foram descobertos pela primeira vez no final da década de 1950, astrônomos usando radiotelescópios viram objetos semelhantes a estrelas que irradiavam ondas de rádio (portanto, objetos de rádio quase estelares), mas que não eram visíveis em telescópios ópticos. Sua semelhança com as estrelas, seu brilho e pequenos diâmetros angulares compreensivelmente levaram os astrônomos da época a assumir que estavam olhando para objetos dentro de nossa própria galáxia. No entanto, o exame dos espectros de rádio desses objetos revelou-os mais misteriosos do que se esperava.Muitas observações iniciais de quasares, incluindo as de 3C48 e 3C273, os dois primeiros quasares a serem descobertos, foram feitas no início dos anos 1960 pelo astrônomo britânico-australiano John Bolton. Ele e seus colegas ficaram intrigados com o fato de que os quasares não eram visíveis em telescópios ópticos. Eles queriam encontrar as chamadas “contrapartes ópticas” dos quasares, ou seja, um quasar que seria visível aos seus olhos em um telescópio, em vez de ser detectável apenas com instrumentos de rádio.Os astrônomos simplesmente não sabiam naquela época que os quasares estavam extremamente distantes, muito distantes para que suas contrapartes ópticas fossem visíveis da terra naquela época, apesar de serem objetos intrinsecamente brilhantes. Mas então, em 1963, os astrônomos Allan Sandage e Thomas A. Matthews encontraram o que estavam procurando: o que parecia ser uma estrela azul fraca no local de um quasar conhecido. Tomando seu espectro, eles ficaram perplexos: parecia nada que eles já haviam visto antes. Eles não podiam fazer cara ou Coroa disso.

então, usando o telescópio Hale de 200 polegadas (5 m), Bolton e sua equipe foram capazes de observar o quasar 3c273 ao passar atrás da lua. Essas observações também permitem que eles obtenham espectros. E novamente os espectros pareciam estranhos, mostrando linhas de emissão irreconhecíveis. Essas linhas dizem aos astrônomos quais elementos químicos estão presentes no objeto que estão examinando. Mas as linhas espectrais do quasar eram absurdas, parecendo indicar elementos que não deveriam estar presentes.

 gráfico, com linha azul através do espectro, cravando no infravermelho.
o espectro de hidrogênio do quasar 3c273. As linhas de emissão são deslocadas para a direita, em direção a comprimentos de onda mais longos, em comparação com onde as linhas de emissão de hidrogênio normalmente estariam localizadas no espectro. Eles são redshifted, indicando que o quasar está localizado a uma distância extrema de nós. Imagem via Universidade de Alberta.

foi o astrônomo Maarten Schmidt que – depois de examinar as estranhas linhas de emissão nos espectros dos quasares-sugeriu que os astrônomos estavam vendo linhas de emissão normais que foram altamente deslocadas para a extremidade vermelha do espectro eletromagnético!

e assim eles tiveram sua resposta. O desvio para o vermelho deveu-se à grande distância do quasar. Sua luz está sendo esticada pela expansão do universo durante sua longa jornada até nós a partir da borda do cosmos visível.Mas se fosse realmente verdade que os quasares estavam tão distantes quanto em direção à borda do universo visível, como eles poderiam ter gerado quantidades tão copiosas de energia? Em 1964, até mesmo a existência de buracos negros foi muito debatida. Havia muitos cientistas que os consideravam nada mais do que aberrações matemáticas, porque certamente eles não poderiam existir no universo real.Assim, o debate sobre a natureza dos quasares durou até a década de 1970, quando uma nova geração de telescópios terrestres e espaciais estabeleceu, sem dúvida razoável, que os quasares realmente se encontram a vastas distâncias, que estamos vendo galáxias quando eram jovens, que o estágio do quasar é uma fase natural de seu crescimento. Com os buracos negros finalmente sendo levados a sério também, os astrônomos agora poderiam finalmente modelar a identidade da potência quase incompreensível por trás dos quasares: buracos negros supermassivos consumindo quantidades estupendas de gás e irradiando grandes quantidades de energia em todo o espectro como resultado.Este modelo explica por que os quasares se sentam em direção à borda do universo visível e por que não os vemos mais perto: porque os quasares são galáxias jovens, vistas não muito depois de sua formação no universo primitivo.O estudo dos quasares, e núcleos galácticos ativos em geral, chegou longe, mas há muito que ainda não entendemos. No entanto, acredito que parte da nossa falta de compreensão é um fracasso da imaginação. É praticamente impossível compreender as quantidades de energia geradas pelos motores dos buracos negros nos corações dos quasares, esses monstros no escuro. É igualmente difícil apreciar o quão longe eles estão de nós. Mas isso não é culpa nossa: nossos pobres cérebros símios simplesmente não estão bem equipados para lidar com esses conceitos.Os quasares são apenas um exemplo de um animal no zoológico cósmico sobre o qual basta aceitar os fatos em vez de tentar compreendê-los.

 um disco giratório, com uma grande bola preta no centro e jatos irradiando de ambos os pólos da bola preta.
conceito de Artista do quasar Poniua’ena, o primeiro quasar a receber um nome Havaiano indígena. Imagem via Observatório Internacional Gemini / NOIRLAB / NSF / AURA / P. Marenfeld / UANews.

Bottom line: os quasares são objetos extremamente brilhantes e extremamente distantes. Acredita-se que sua enorme produção de energia se deva à atividade ao redor do buraco negro supermassivo central em galáxias Jovens, perto da borda do universo observável.

alguns calendários lunares restantes. Peça o seu antes que eles desapareçam!

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