Os quasares são alguns dos objetos mais brilhantes do Universo, e os astrônomos acreditam que são causados pelo derramamento de radiação do ambiente em torno de um buraco negro supermassivo que se alimenta ativamente. Os astrônomos usaram a gravidade de uma galáxia relativamente próxima como uma lente gravitacional para focalizar a luz do quasar mais distante, proporcionando uma visão impressionante.
Pela primeira vez, usando uma nova técnica, os astrônomos examinaram um quasar e mediram o chamado disco de acreção ao redor do buraco negro. O estudo confirma ainda mais o que os cientistas suspeitam há muito tempo - que os buracos negros supermassivos dos quasares são cercados por discos superaquecidos de material que os espiralam neles.
Os resultados do projeto, que envolveu cientistas da Penn State University e da Ohio State University, e observações com o Observatório de Raios-X Chandra da NASA são relatados hoje (5 de outubro de 2006) na reunião da Astrofísica de Alta Energia da Sociedade Astronômica Americana (AAS) Divisão em San Francisco.
A equipe de pesquisa, liderada por Christopher Kochanek no estado de Ohio, inclui Xinyu Dai e Nicholas Morgan no estado de Ohio e George Chartas e Gordon Garmire no estado de Penn. A equipe estudou as estruturas interiores dos dois quasares, cuja luz se tornou visível apenas quando uma galáxia se alinhava entre eles e a Terra, ampliando sua luz como uma lente. Os astrônomos compararam esse efeito, conhecido como "lente gravitacional" ou "microlente", a serem capazes de observar os quasares sob um microscópio.
“Existem muitos modelos que tentam descrever o que está acontecendo dentro de um quasar e, antes, nenhum deles poderia ser descartado. Agora alguns deles podem ”, disse Xinyu Dai, pesquisador de pós-doutorado no estado de Ohio que recentemente obteve seu doutorado na Penn State. "Podemos começar a criar modelos mais precisos de quasares e obter uma visão mais completa dos buracos negros".
Garmire, de Penn State, é o principal investigador da câmera de raios X no observatório Chandra da NASA, o Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS), que os astrônomos usavam para observar as lentes gravitacionais dos dois quasares. Esta câmera de raios-X foi concebida e desenvolvida para a NASA pela Penn State e pelo Massachusetts Institute of Technology, sob a liderança de Garmire, que é o professor de astronomia e astrofísica de Evan Pugh na Penn State. Praticamente todas as descobertas importantes do Chandra foram baseadas em observações com a câmera ACIS.
Visto da Terra, quasares ou objetos quase estelares, parecem estrelas. Eles são extremamente brilhantes, e é por isso que podemos vê-los, mesmo estando entre os objetos mais distantes do universo. Os astrônomos ficaram intrigados com os quasares por décadas antes de decidirem que provavelmente contêm buracos negros supermassivos que se formaram bilhões de anos atrás. O material que está caindo em um buraco negro brilha intensamente e, no caso de quasares, brilha através de uma ampla gama de energias, incluindo luz visível, ondas de rádio e raios-X.
“Raios-X dos discos de acúmulo de buracos negros sondam regiões de emissão mais próximas do buraco negro do que as da banda óptica”, explica Chartas, pesquisador associado da Penn State, que analisou os dados de raios-X obtidos no monitoramento de vários os objetos neste estudo de microlente. “Comparando as curvas de luz de raios X de um evento de microlente com aquelas em várias bandas ópticas, inferimos os tamanhos relativos das regiões de emissão. Essa comparação nos permitiu restringir a estrutura do disco de acúmulo de um buraco negro em diferentes comprimentos de onda ".
Os quasares estão tão distantes que, mesmo nos telescópios mais avançados, normalmente parecem um minúsculo ponto de luz. Mas Einstein previu que objetos maciços no espaço às vezes podem agir como lentes, dobrando e ampliando a luz dos objetos que estão por trás deles, como visto por um observador. O efeito é chamado de lente gravitacional e permite que os astrônomos estudem alguns objetos com detalhes inatingíveis. "Para nossa sorte, às vezes estrelas e galáxias agem como telescópios de alta resolução", disse Kochanek. "Agora não estamos apenas olhando para um quasar, estamos examinando o interior de um quasar e descendo para onde está o buraco negro".
Os cientistas conseguiram medir o tamanho do chamado disco de acreção ao redor do buraco negro dentro de cada quasar. Em cada um deles, o disco circundava uma área menor que emitia raios-X, como se o material do disco estivesse sendo aquecido ao cair no buraco negro no centro. Era o que eles esperavam ver, dadas as noções atuais sobre quasares. Mas a visão interna os ajudará a refinar essas noções, disse Dai.
A chave do projeto foi o Observatório de Raios X Chandra da NASA, que permitiu aos astrônomos medir com precisão o brilho da região emissora de raios X de cada quasar. Eles acoplaram essas medidas às medidas de telescópios ópticos pertencentes ao Consórcio de Sistemas de Telescópios de Pesquisa de Abertura Pequena e Moderada e ao Experimento de Lentes Gravitacionais Ópticas. Os astrônomos estudaram a variabilidade dos raios X e da luz visível provenientes dos quasares e compararam essas medidas para calcular o tamanho do disco de acréscimo em cada um. Eles usaram um programa de computador que Kochanek criou especialmente para esses cálculos e o executaram em um cluster de 48 processadores. Os cálculos para cada quasar levaram cerca de uma semana para serem concluídos.
Os dois quasares que estudaram são nomeados RXJ1131-1231 e Q2237 + 0305, e não há nada de especial neles, disse Kochanek, exceto pelo fato de ambos terem lentes gravitacionais. No momento, ele e seu grupo estudam 20 desses quasares com lentes e gostariam de reunir dados de raios-X em todos eles.
Este projeto faz parte de uma colaboração contínua entre Ohio State e Penn State. A pesquisa é financiada pela NASA. O cluster de computadores foi fornecido pelo Cluster Ohio, uma iniciativa do Ohio Supercomputer Center (OSC), do Ohio Board of Regents e do OSC Statewide Users Group. O Marshall Space Flight Center da NASA em Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra da Diretoria de Missões Científicas da agência. O Observatório Astrofísico Smithsonian, em Cambridge, Massachusetts, controla as operações científicas e de vôo do Centro de Raios-X Chandra, em Cambridge, Massachusetts.
Fonte original: Comunicado de imprensa da PSU
