Estas duas imagens pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble revelam dois pares de quasares que existiam h\u00e1 10 mil milh\u00f5es de anos e que residem nos cora\u00e7\u00f5es de gal\u00e1xias em fus\u00e3o. Cada um dos quatro quasares reside na sua gal\u00e1xia hospedeira. Estas gal\u00e1xias, no entanto, n\u00e3o conseguem ser observadas porque s\u00e3o demasiado t\u00e9nues, at\u00e9 mesmo para o Hubble. Os quasares em cada par est\u00e3o separados por apenas 10.000 anos-luz – a menor dist\u00e2ncia j\u00e1 vista nesta \u00e9poca c\u00f3smica. Os quasares s\u00e3o far\u00f3is brilhantes de luz intensa nos centros de gal\u00e1xias distantes. S\u00e3o buracos negros supermassivos que se alimentam vorazmente de mat\u00e9ria. Este banquete fren\u00e9tico liberta uma torrente de radia\u00e7\u00e3o que pode ofuscar a luz coletiva de milhares de milh\u00f5es de estrelas na gal\u00e1xia hospedeira. O par da esquerda est\u00e1 catalogado como J0749+2255 e o par da direita como J0841+4825. Cada par de gal\u00e1xias hospedeiras onde habitam cada quasar duplo v\u00e3o eventualmente fundir-se. Os quasares v\u00e3o orbitar-se intimamente at\u00e9 que espiralam para se fundir e coalescer, resultando num buraco negro ainda mais massivo mais solit\u00e1rio. A imagem de J0749+2255 foi capturada no dia 5 de janeiro de 2020. O instant\u00e2neo de J0841+4825 foi obtido no dia 30 de novembro de 2019. Ambas as imagens foram obtidas no vis\u00edvel com o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble.Encontr\u00e1-los n\u00e3o foi f\u00e1cil. O Hubble \u00e9 o \u00fanico telesc\u00f3pio com vis\u00e3o n\u00edtida o suficiente para perscrutar o Universo primitivo e distinguir dois quasares \u00edntimos que est\u00e3o t\u00e3o distantes da Terra. No entanto, a resolu\u00e7\u00e3o n\u00edtida do Hubble por si s\u00f3 n\u00e3o \u00e9 boa o suficiente para encontrar estes far\u00f3is duplos.<\/p>\n\n\n\n
Os astr\u00f3nomos primeiro precisaram de descobrir para onde apontar o Hubble a fim de os estudar. O desafio \u00e9 que o c\u00e9u est\u00e1 coberto por uma tape\u00e7aria de quasares antigos que ganharam vida h\u00e1 10 mil milh\u00f5es de anos, apenas uma pequena fra\u00e7\u00e3o dos quais s\u00e3o duplos. Foi necess\u00e1ria uma t\u00e9cnica criativa e inovadora que exigiu a ajuda do sat\u00e9lite Gaia da ESA e do SDSS para compilar um grupo de potenciais candidatos para o Hubble observar.<\/p>\n\n\n\n
Localizado no Observat\u00f3rio de Apache Point, no estado norte-americano do Novo M\u00e9xico, o telesc\u00f3pio Sloan produz mapas tridimensionais de objetos por todo o c\u00e9u. A equipa debru\u00e7ou-se sobre o levantamento Sloan para identificar os quasares para estudar mais atentamente.<\/p>\n\n\n\n
Os astr\u00f3nomos ent\u00e3o recrutaram o observat\u00f3rio Gaia para ajudar a identificar potenciais candidatos a quasar duplo. O Gaia mede as posi\u00e7\u00f5es, dist\u00e2ncias e movimentos de objetos celestes pr\u00f3ximos com muita precis\u00e3o. Mas a equipa desenvolveu uma aplica\u00e7\u00e3o nova e inovadora para o Gaia que podia ser usada para explorar o Universo distante. Usaram a base de dados do observat\u00f3rio para procurar quasares que imitam o movimento aparente de estrelas pr\u00f3ximas. Os quasares aparecem como objetos singulares nos dados do Gaia. No entanto, o Gaia consegue captar uma “sacudidela” subtil e inesperada na posi\u00e7\u00e3o aparente de alguns dos quasares que observa.<\/p>\n\n\n\n
Os quasares n\u00e3o se movem pelo espa\u00e7o de forma mensur\u00e1vel, mas ao inv\u00e9s o seu movimento pode ser evid\u00eancia de flutua\u00e7\u00f5es aleat\u00f3rias de luz, pois cada membro do par de quasares varia em brilho. Os quasares cintilam em brilho em escalas de tempo de dias a meses, dependendo do calend\u00e1rio de alimenta\u00e7\u00e3o dos seus buracos negros.<\/p>\n\n\n\n
Este brilho alternado entre o par de quasares \u00e9 semelhante a ver um sinal de travessia de uma ferrovia \u00e0 dist\u00e2ncia. \u00c0 medida que as luzes de ambos os lados do sinal estacion\u00e1rio piscam alternadamente, d\u00e1 a ilus\u00e3o de passar entre uma e a outra l\u00e2mpada.<\/p>\n\n\n\n
Quando os primeiros quatro alvos foram observados com o Hubble, a sua vis\u00e3o n\u00edtida revelou que dois dos alvos s\u00e3o dois pares \u00edntimos de quasares. Os investigadores disseram que foi um daqueles momentos em que “se faz luz” que confirmou o plano de usar o SDSS, o Gaia e o Hubble para ca\u00e7ar os antigos e elusivos monstros duplos.<\/p>\n\n\n\n
Xin Liu, membro da equipa da Universidade do Illinois em Urbana-Champaign, considera a confirma\u00e7\u00e3o do Hubble uma “surpresa feliz”. H\u00e1 muito tempo que ela ca\u00e7a quasares duplos mais pr\u00f3ximos da Terra usando diferentes t\u00e9cnicas com telesc\u00f3pios terrestres. “A nova t\u00e9cnica consegue n\u00e3o s\u00f3 descobrir quasares duplos muito mais distantes, como tamb\u00e9m \u00e9 muito mais eficaz do que os m\u00e9todos que us\u00e1mos antes,” disse.<\/p>\n\n\n\n
O seu artigo da Nature Astronomy \u00e9 uma “prova de conceito que realmente demonstra que a nossa procura direcionada por quasares duplos \u00e9 muito eficaz,” disse Hsiang-Chih Hwang, estudante na Universidade Johns Hopkins e investigador principal do programa Hubble. “Abre uma nova dire\u00e7\u00e3o onde podemos acumular sistemas muito mais interessantes para acompanhar, o que os astr\u00f3nomos n\u00e3o eram capazes de fazer com t\u00e9cnicas ou conjuntos de dados anteriores.”<\/p>\n\n\n\n
A equipa tamb\u00e9m obteve observa\u00e7\u00f5es de acompanhamento com os telesc\u00f3pios Gemini do NOIRLab da NSF (National Science Foundation). “A espectroscopia espacialmente resolvida dos Gemini pode rejeitar sem ambiguidades intrusos devido a sobreposi\u00e7\u00f5es casuais de sistemas quasar-estrela n\u00e3o associados, onde a estrela no plano da frente est\u00e1 por coincid\u00eancia alinhada com o quasar de fundo,” disse Yu-Ching Chen, estudante da Universidade do Illinois em Urbana-Champaign.<\/p>\n\n\n\n
Embora a equipa esteja convencida do seu resultado, dizem que h\u00e1 uma pequena chance de que os instant\u00e2neos do Hubble capturaram imagens duplas do mesmo quasar, uma ilus\u00e3o provocada por lentes gravitacionais. Este fen\u00f3meno ocorre quando a gravidade de uma grande gal\u00e1xia em primeiro plano divide e amplia a luz de um quasar de fundo em duas imagens espelhadas. No entanto, os astr\u00f3nomos pensam que este cen\u00e1rio \u00e9 altamente improv\u00e1vel porque o Hubble n\u00e3o detetou nenhuma gal\u00e1xia em primeiro plano perto dos dois pares de quasares.<\/p>\n\n\n\n
As fus\u00f5es gal\u00e1cticas eram mais abundantes h\u00e1 milhares de milh\u00f5es de anos, mas algumas ainda acontecem hoje. Um exemplo \u00e9 NGC 6240, um sistema pr\u00f3ximo de gal\u00e1xias em fus\u00e3o que possui dois e provavelmente at\u00e9 tr\u00eas buracos negros supermassivos. Uma fus\u00e3o gal\u00e1ctica ainda mais pr\u00f3xima ocorrer\u00e1 daqui a alguns milhares de milh\u00f5es de anos, quando a nossa pr\u00f3pria Gal\u00e1xia, a Via L\u00e1ctea, colidir com a vizinha Gal\u00e1xia de Andr\u00f3meda. A disputa gal\u00e1ctica provavelmente alimentaria os buracos negros supermassivos no n\u00facleo de cada gal\u00e1xia, acendendo-os como quasares.<\/p>\n\n\n\n
Telesc\u00f3pios futuros podem fornecer mais informa\u00e7\u00f5es sobre estes sistemas em fus\u00e3o. O Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA, um observat\u00f3rio infravermelho com lan\u00e7amento previsto para ainda este ano, vai estudar as gal\u00e1xias hospedeiras dos quasares. O Webb vai mostrar as assinaturas de fus\u00f5es gal\u00e1cticas, como a distribui\u00e7\u00e3o da luz das estrelas e as longas correntes de g\u00e1s extra\u00eddas das gal\u00e1xias em intera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
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