Quasares são alguns dos objetos mais brilhantes do universo. Os mais brilhantes são tão luminosos que ofuscam um trilhão de estrelas. Mas por que? E o que o brilho deles nos diz sobre as galáxias que as hospedam?
Para tentar responder a essa pergunta, um grupo de astrônomos examinou 28 dos quasares mais brilhantes e próximos. Mas, para entender o trabalho deles, precisamos recuar um pouco, começando com buracos negros supermassivos.
Um buraco negro supermassivo (SMBH) é um buraco negro com mais de um milhão de massas solares. Eles podem ser muito maiores que isso também; até bilhões de massas solares. Uma dessas entidades reside no centro da maioria das galáxias, excluindo galáxias anãs e similares.
Eles são o resultado do colapso gravitacional de uma estrela massiva e ocupam um pedaço de espaço esferoidal do qual nada, nem mesmo a luz, pode escapar.
A Via Láctea tem uma dessas SMBHs. Chama-se estrela A de Sagitário (Sgr A *) e são cerca de 2,6 milhões de massas solares. Mas Sgr A * é bastante calmo para uma SMBH. Outras SMBHs são muito mais ativas e são chamadas de núcleos galácticos ativos (AGN).
Em um AGN, o buraco negro está ativamente acumulando matéria, formando um toro de gás que esquenta. Ao fazê-lo, o gás emite radiação eletromagnética, o que podemos ver. Os AGNs podem emitir radiação por todo o espectro eletromagnético.
Existem subclasses de AGNs e um novo estudo focado em uma dessas subclasses denominadas quasares. Um quasar é o tipo mais poderoso de AGN, e eles podem brilhar com a luz de um trilhão de sóis. Mas alguns desses quasares estão escondidos atrás de seu próprio toro, o que bloqueia nossa linha de visão. Nos estudos de quasares, esses são ignorados ou omitidos, porque são difíceis de ver.
Mas isso cria um problema, porque omiti-los da população de quasares significa que podemos estar perdendo alguma coisa. Isso também significa que uma das questões centrais em torno dos quasares pode não ser tratada adequadamente.
A questão é realmente multifacetada: esses AGN extremamente brilhantes são alimentados por acréscimo moderado em buracos negros extremamente maciços? Ou eles são alimentados por acreção extrema em buracos negros de massa mais moderada? Ou talvez algo mais esteja acontecendo. Eles são alimentados por uma galáxia hospedeira em transição de uma galáxia formadora de estrelas para algo mais calmo como uma galáxia elíptica? Ao ignorar ou omitir os quasares que são difíceis de ver, torna difícil encontrar respostas.
Uma equipe de astrônomos analisou 28 AGN que estavam próximos e entre os mais luminosos. A maioria deles estava em galáxias elípticas. O único critério para escolhê-los foi a intensa atividade em seus núcleos. Suas emissões de rádio abrangem fatores de dezenas de milhares e suas massas também cobrem uma ampla gama. Os astrônomos queriam descobrir se esses AGN brilhantes tinham outras qualidades distintivas que os diferenciariam da menor luminosidade obscurecida.
O que eles encontraram?
Estes são alguns resultados intrigantes e surpreendentes neste estudo. Alguns dos resultados parecem concordar com outros estudos, enquanto outros são contrários.
- A equipe não possui imagens para todas as galáxias hospedeiras em seu estudo, mas as que elas possuem são todas galáxias elípticas, ou pelo menos morfologias dominadas por protuberâncias. Isso contrasta com outros estudos de quasares de baixa luminosidade e também com a expectativa de que pelo menos algumas das 28 galáxias hospedeiras sejam espirais.
- As galáxias hospedeiras abrangem uma ampla gama de massas, com uma concentração de massas relativamente altas. Essas massas mais altas e as altas luminosidades coincidem com a transformação de galáxias ativas formadoras de estrelas em galáxias esferóides mais quiescentes.
- Há uma grande diversidade de emissões de rádio nos 28 AGN escolhidos, o que significa que não há “características definidoras claras e robustas para o nosso tipo de fontes”, como dizem em sua conclusão.
- O intervalo na luminosidade dos raios X e as massas dos buracos negros não podem explicar a vasta gama de luminosidade das ondas de rádio.
- As fontes mais luminosas e obscurecidas da amostra não são alimentadas por buracos negros de baixa massa com altas taxas de acúmulo ou por grandes buracos negros de massa com taxas de acúmulo mais baixas.
Na conclusão de seu artigo, os autores resumem suas descobertas, e parece que, por enquanto, pelo menos não há uma explicação clara para esses quasares mais luminosos que brilham com a luz de um trilhão de estrelas.
“Descobrimos que, como um grupo, nossa amostra de alguns dos AGN mais luminosos e obscuros do BASS / DR1 não exibe propriedades distintas em relação às massas de buracos negros, proporções de Eddington e / ou massas estelares de suas galáxias hospedeiras. "
Eles também apontam que as galáxias hospedeiras são quase todas elípticas, uma descoberta surpreendente. Se essa descoberta puder ser corroborada por outros pesquisadores, “… pode fornecer algumas evidências indiretas para apoiar a ideia popular de que épocas de intenso crescimento de SMBH estão ligadas à transformação de galáxias de discos (formadores de estrelas) em elípticos (extintos) ( por meio de grandes fusões). ”
Existem 21 pesquisadores por trás deste estudo, em instituições como o Harvard e o Smithsonian Center for Astrophysics, Universidade de Tel-Aviv, Universidade de Kyoto, JPL, Observatório Naval, ESO e muitos outros. Os dados de seu estudo são provenientes da pesquisa de céu aberto Swift / BAT de 70 meses e com observações usando os observatórios Keck, VLT e Palomar. O estudo é intitulado “Levantamento espectroscópico da BAT AGN - XIII. A natureza do AGN mais luminoso e obscuro no universo de baixo desvio para o vermelho. ” É publicado nos avisos mensais da Royal Astronomical Society.
Mais:
- Comunicado de Imprensa: A Natureza dos Núcleos Galácticos Ativos Obscuros
- Trabalho de Pesquisa: BAT AGN Spectroscopic Survey - XIII. A natureza do AGN mais luminoso e obscurecido no universo de baixo desvio para o vermelho
- Revista Space: Como podem brilhar os buracos negros?
