FERMI DESCOBRE OS BLAZARES MAIS EXTREMOS ATÉ AGORA
31 de janeiro de 2017
Galáxias alimentadas por buracos negros, chamadas blazares, são das fontes mais comuns detetadas pelo Fermi da NASA. À medida que a matéria cai na direção do buraco negro supermassivo no centro da galáxia, parte é acelerada para fora quase à velocidade da luz ao longo de jatos apontados em direções opostas. Quando um dos jatos está, por acaso, orientado na direção da Terra, como mostra a ilustração, aparece especialmente brilhante e é classificado como um blazar.
Crédito: M. Weiss/CfA
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O Telescópio Espacial de Raios-gama Fermi da NASA identificou os blazares de raios-gama mais distantes, um tipo de galáxia cujas emissões intensas são alimentadas por buracos negros superdimensionados. A luz destes objetos distantes começou a sua viagem até nós quando o Universo tinha 1,4 mil milhões de anos, ou quase 10% da sua idade atual.
"Apesar da sua juventude, estes blazares longínquos hospedam alguns dos buracos negros mais massivos que se conhecem," afirma Roopesh Ojha, astrónomo do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland. "O facto de se terem desenvolvido tão cedo na história cósmica desafia as ideias atuais de como os buracos negros supermassivos se formam e crescem, e queremos encontrar mais destes objetos para nos ajudarem a entender melhor o processo."
Ojha apresentou os seus achados ontem, dia 30 de janeiro, na reunião da Sociedade Americana de Física em Washington e o artigo científico que descreve os resultados foi submetido à revista The Astrophysical Journal Letters.
Os blazares constituem aproximadamente metade das fontes de raios-gama detetadas pelo instrumento LAT (Large Area Telescope) do Fermi. Os astrónomos pensam que as suas emissões altamente energéticas são alimentadas por matéria aquecida e rasgada à medida que cai de um disco de acreção em direção a um buraco negro supermassivo com um milhão (ou mais) de vezes a massa do Sol. Uma pequena parte deste material em queda é redirecionado para um par de jatos de partículas, que explodem para fora em direções opostas quase à velocidade da luz. Os blazares são bastante brilhantes em todas as formas de luz, incluindo raios-gama, a radiação mais energética, quando por acaso um dos jatos aponta quase diretamente na nossa direção.
Anteriormente, os blazares mais distantes detetados pelo Fermi emitiram a sua luz quando o Universo tinha cerca de 2,1 mil milhões de anos. Observações prévias mostraram que os blazares mais distantes produzem a maior parte da sua luz em energias bem entre a gama detetada pelo LAT e pelos satélites de raios-X atuais, o que tornou a sua descoberta extremamente difícil.
Então, em 2015, a equipa do Fermi divulgou um reprocessamento completo de todos os dados do LAT, a que chamou Passagem 8, o que inaugurou tantas melhorias que os astrónomos disseram que era como ter um novo instrumento. A sensibilidade melhorada do LAT, a energias mais baixas, aumentou as hipóteses de descobrir blazares mais distantes.
A equipa de pesquisa foi liderada por Vaidehi Paliya e Marco Ajello da Universidade de Clemson, no estado norte-americano da Carolina do Sul, e incluiu Dario Gasparrini do Centro de Dados Científicos da Agência Espacial Italiana em Roma bem como Ojha. Eles começaram a procurar as fontes mais distantes num catálogo de 1,4 milhões de quasares, uma classe de galáxias intimamente relacionada com blazares. Dado que somente as fontes mais brilhantes podem ser detetadas a grandes distâncias cósmicas, eliminaram então todos menos os objetos mais brilhantes no rádio da lista. Com uma amostra final de aproximadamente 1100 objetos, os cientistas examinaram então os dados do LAT, resultando na deteção de cinco novos blazares de raios-gama.
Em termos de desvio para o vermelho, a medida preferida dos astrónomos para o cosmos profundo, os novos blazares variam de "redshift" 3,3 para 4,31, o que significa que a luz que agora detetamos começou a sua viagem até nós quando o Universo tinha entre 1,9 e 1,4 mil milhões de anos, respetivamente.
"Assim que descobrimos estas fontes, recolhemos todos os dados de comprimento de onda disponíveis e derivámos propriedades como a massa do buraco negro, a luminosidade do disco de acreção e o poder dos jatos," realça Paliya.
Dois dos blazares possuem buracos negros com mil milhões de massas solares ou mais. Todos os objetos possuem discos de acreção extremamente luminosos que emitem mais de 2 biliões de vezes a energia libertada pelo nosso Sol. Isto significa que a matéria está continuamente a cair para o buraco negro, encurralada num disco e aquecida antes de fazer o mergulho final.
"A questão principal agora é saber como é que estes buracos negros gigantescos se formaram num Universo tão jovem," comenta Gasparrini. "Não sabemos quais os mecanismos que desencadearam o seu rápido desenvolvimento."
Entretanto, a equipa planeia continuar a busca profunda por exemplos adicionais.
"Pensamos que o Fermi detetou apenas a ponta do iceberg, os primeiros exemplos de uma população de galáxias que anteriormente não foi detetada em raios-gama," conclui Ajello.
