ENCONTROS RAROS ENTRE "PESOS-PESADOS" CÓSMICOS 1 de setembro de 2020
SDSS J141637.44+003352.2, um quasar duplo a uma distância tão grande que a sua luz que agora chega à Terra foi emitida há 4,6 mil milhões de anos. Os dois quasares estão separados por 13.000 anos-luz no céu, colocando-os perto do centro de uma única galáxia massiva que parece fazer parte de um grupo, como mostrado no painel à esquerda. Nos painéis em baixo, a espectroscopica ótica revelou emissão de linhas associadas com cada dos dois quasares, indicando que o gás move-se a milhares de quilómetros por segundo na vizinhança de dois buracos negros supermassivos distintos. Os dois quasares têm cores diferentes, devido a quantidades diferentes de poeira à sua frente.
Crédito: Silverman et al.
Uma dança cósmica entre duas galáxias em fusão, cada uma contendo um buraco negro supermassivo que se alimenta rapidamente de tanto material que cria um fenómeno conhecido como quasar, é um achado raro.
Os astrónomos descobriram vários pares destas galáxias em fusão, ou quasares luminosos "duplos", usando três observatórios em Maunakea, Hawaii - o Telescópio Subaru, o Observatório W. M. Keck e o Observatório Gemini. Estes quasares duplos são tão raros que uma equipa de investigação liderada pelo Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo, da Universidade de Tóquio, estima que apenas 0,3% de todos os quasares conhecidos têm dois buracos negros supermassivos em rota de colisão um com o outro.
O estudo foi publicado na edição de 26 de agosto da revista The Astrophysical Journal.
"Apesar da sua raridade, representam um estágio importante na evolução das galáxias, onde o gigante central é 'acordado', ganhando massa e potencialmente impactando o crescimento da sua galáxia hospedeira," disse Shenli Tang, estudante da Universidade de Tóquio e coautor do estudo.
Os quasares são dos objetos mais luminosos e mais energéticos conhecidos do Universo, alimentados por buracos negros supermassivos que têm milhões a milhares de milhões de vezes a massa do nosso Sol. À medida que o material gira em torno de um buraco negro no centro de uma galáxia, é aquecido a altas temperaturas, libertando tanta luz que o quasar pode ofuscar a sua galáxia. Isto dificulta a deteção de pares de galáxias em fusão com atividade de quasar; é difícil separar a luz dos dois quasares porque estão tão próximos um do outro. Além disso, observar uma área suficientemente grande do céu para capturar estes eventos raros em número suficiente é um desafio.
Para superar estes obstáculos, a equipa aproveitou um amplo e sensível levantamento do céu usando a câmara HSC (Hyper Suprime-Cam) acoplada ao Telescópio Subaru.
"Para tornar o nosso trabalho mais fácil, começámos por analisar os 34.476 quasares conhecidos do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) com imagens da HSC para identificar aqueles que têm dois (ou mais) centros distintos," disse o autor principal John Silverman do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo. "Honestamente, não começámos logo à procura de quasares duplos. Queríamos examinar imagens destes quasares luminosos para determinar que tipo de galáxias preferiam habitar quando começámos a ver casos com duas fontes óticas nos seus centros onde esperávamos apenas uma."
A equipa identificou 421 casos promissores. No entanto, ainda havia a chance de muitos deles não serem quasares duplos genuínos, mas sim projeções aleatórias como a luz estelar da nossa própria Galáxia. A confirmação exigia uma análise detalhada da luz dos candidatos para procurar sinais definitivos de dois quasares distintos.
Usando o instrumento LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do Observatório keck e o NIFS (Near-Infrared Integral Field Spectrometer) do Observatório Gemini, Silverman e a sua equipa identificaram três quasares duplos, dois dos quais eram desconhecidos. Cada objeto do par mostrou a assinatura de gás movendo-se a milhares de quilómetros por segundo sob a influência de um buraco negro supermassivo.
Os quasares duplos recém-descobertos demonstram o potencial de imagens de campo largo combinadas com observações espectroscópicas de alta resolução para revelar estes objetos elusivos, que são a chave para melhor compreender o crescimento das galáxias e os seus buracos negros supermassivos.
