Liberados pouco depois do Big Bang, essas formações têm escapando da detecção dos pesquisadores
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Astrônomos descobriram um jato de rádio monstruoso no Universo distante que é duas vezes mais largo que a Via Láctea. O objeto antigo se formou quando o universo tinha menos de 10% de sua idade atual de 13,8 bilhões de anos, de acordo com um novo estudo.
“Este é o maior jato de rádio visto até agora no Universo primitivo”, disse a autora principal Anniek Gloudemans, pesquisadora de pós-doutorado no NOIRLab da National Science Foundation, por e-mail.
Até agora, esses colossais jatos de rádio distantes, liberados pouco depois do Big Bang, têm sido elusivos, escapando majoritariamente da detecção, e como são criados permanece um enigma, segundo Gloudemans.
“Sua ausência foi anteriormente atribuída à radiação cósmica de fundo em micro-ondas (radiação remanescente de 13,8 bilhões de anos atrás), que diminui a luz de rádio de objetos tão distantes”, ela explicou.
A maioria das galáxias gigantes tem um buraco negro supermassivo em seus centros. Esses motores centrais possuem campos gravitacionais incrivelmente fortes, engolindo qualquer coisa que se aproxime demais.
O afunilamento de todo esse material faz com que alguns buracos negros liberem uma quantidade extraordinária de energia que os cientistas acreditam alimentar a formação de um quasar — os objetos mais brilhantes conhecidos no universo.
Os núcleos luminosos de galáxias antigas e distantes, os quasares expelem jatos de matéria energética. Com a ajuda de dois poderosos radiotelescópios, os astrônomos detectaram o gigantesco jato de dois lóbulos, que se estende por pelo menos 200.000 anos-luz. Um ano-luz é a distância que a luz viaja em um ano, que é 9,46 trilhões de quilômetros.
Um estudo detalhando a descoberta foi publicado em 6 de fevereiro no The Astrophysical Journal Letters.
Ao usar telescópios para observar o Universo distante e estudar os fenômenos observados lá, os astrônomos podem essencialmente voltar no tempo. A descoberta do enorme jato de rádio está proporcionando uma janela para os primeiros dias do Universo, esclarecendo quando os primeiros jatos se formaram e como eles moldaram as galáxias ao longo do tempo.
Encontrando um antigo jato de rádio no início do Universo
O quasar que produziu o jato de rádio de dois lóbulos se formou quando o universo tinha menos de 1,2 bilhão de anos, ou 9% de sua idade atual, e possui algumas características peculiares. Astronomicamente falando, o quasar, que pesa 450 milhões de vezes a massa do nosso sol, é considerado menor que os quasares típicos, que podem atingir massas bilhões de vezes mais pesadas que nossa estrela.
“Isso parece indicar que você não necessariamente precisa de um buraco negro excepcionalmente massivo… para gerar jatos tão poderosos no Universo primitivo”, disse Gloudemans em um comunicado.
O jato bilateral também é assimétrico de várias maneiras, incluindo as distâncias que se estende a partir do quasar, bem como seu brilho, “o que parece indicar que um ambiente extremo está afetando os lóbulos”, disse Gloudemans.
Uma equipe internacional de astrônomos identificou primeiro o jato de rádio usando o Telescópio Low Frequency Array, ou Lofar, uma rede de radiotelescópios em toda a Europa. Em seguida, os pesquisadores realizaram observações de acompanhamento em diferentes comprimentos de onda de luz, como infravermelho próximo usando o instrumento Gemini Near-Infrared Spectrograph no telescópio Gemini North no Havaí, bem como luz visível com o Telescópio Hobby-Eberly no Texas.
Juntas, as diferentes bandas de luz ajudaram a equipe a reunir detalhes sobre o grande jato e o quasar, denominado J1601+3102, que o produziu.
“Estávamos procurando por quasares com fortes jatos de rádio no Universo primitivo, o que nos ajuda a entender como e quando os primeiros jatos são formados e como eles impactam a evolução das galáxias”, disse Gloudemans em um comunicado. “É apenas porque este objeto é tão extremo que podemos observá-lo da Terra, mesmo estando muito longe. Este objeto mostra o que podemos descobrir combinando o poder de múltiplos telescópios que operam em diferentes comprimentos de onda.”
A descoberta de um grande jato de rádio no universo distante sugere que existem mais esperando para serem encontrados, disse Gloudemans, e a equipe está planejando mais observações para entender melhor o ambiente incomum ao redor deste quasar em particular. Algumas das maiores questões remanescentes incluem quais fatores levam à criação de poderosos jatos de rádio.
“Existem cerca de mil quasares conhecidos nessa época e até mesmo anteriores no Universo, então mesmo que sejam raros, definitivamente conhecemos vários”, disse Gloudemans.
“Os quasares se tornam extremamente luminosos pela fricção do gás e poeira caindo no buraco negro supermassivo. No caso deste quasar, parte do material foi lançada na forma de dois jatos. Acreditamos que esses fortes jatos de rádio se formam em aproximadamente 10% dos quasares. Jatos foram encontrados ainda mais cedo no Universo, mas nunca deste tamanho monstruoso.”
Jatos de rádio cósmicos próximos e distantes
Uma equipe separada de astrônomos, também usando Lofar, anunciou no outono passado a detecção de Porphyrion, um par gigantesco de jatos que se estende por impressionantes 23 milhões de anos-luz — isso é 115 vezes maior que o jato de rádio de dois lóbulos recém-descoberto.
Mas diferentemente do jato formado por J1601+3102, Porphyrion foi encontrado a 7,5 bilhões de anos-luz da Terra no chamado universo “próximo”, em vez do universo primitivo, segundo o relatório publicado em setembro.
Jatos tão enormes quanto Porphyrion seriam difíceis de detectar no Universo primitivo porque a radiação remanescente do Big Bang encobre a luz de rádio liberada pelos jatos, explicou Gloudemans.
No entanto, os astrônomos há muito questionam se jatos longos e poderosos poderiam ser detectados no Universo distante, pois os buracos negros responsáveis por eles se comportavam de forma diferente no universo primitivo e eram menos massivos, disse Martijn Oei, pesquisador de pós-doutorado em astronomia observacional no Instituto de Tecnologia da Califórnia e autor principal do estudo de setembro sobre Porphyrion. Oei não esteve envolvido no novo estudo.
“O que é empolgante é que estes autores mostram que quasares em tempos em que eram menos massivos do que são hoje ainda podiam gerar jatos poderosos e longos”, disse Oei por e-mail.
“O Universo era muito menor do que era na época de Porphyrion, então em um sentido relativo o contraste é menor! Esta é uma descoberta impressionante e mostra que os buracos negros afetaram o Universo com magnetismo, calor e raios cósmicos além das fronteiras de suas próprias galáxias já cerca de um bilhão de anos após o Big Bang.”
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