Um dos objetos conhecidos que mais intrigam os astrônomos são os "quasares", cujo nome é uma contração das palavras "Quasi Stellar Radio Source"(Fonte de rádio quase estelar). Descobertos no início dos anos 1960, os quasares apresentam propriedades observáveis nunca antes vistas em um objeto astronômico. Em primeiro lugar, o que mais chamou a atenção dos astrônomos foi a intensa luminosidade provinda desses objetos. A luminosidade de um objeto pode ser definida como sendo o fluxo de radiação emitida por uma determinada área, de modo que, quanto maior a área superficial do objeto irradiante, menor sua luminosidade (para um determinado fluxo). Para se ter uma ideia, a luminosidade registrada em quasar médio chegar a ser comparável à de várias galáxias reunidas, sendo que cada galáxia possui, em média, 100 bilhões de estrelas! Na época, muitos astrônomos tornaram-se céticos quanto a existência de um objeto como este, mas novos trabalhos publicados, tanto teóricos quanto experimentais, forneceram algumas pistas para desvendar a natureza desses objetos.
O quasar 3C 273, cujo nome deriva do fato desse ser o objeto de número 273 do terceiro catálogo de radiofontes de Cambridge, foi o primeiro a ter seu espectro identificado. Em 1963, Martin Schimidt (1929-) verificou que se os comprimentos de onda por ele analisados estivessem deslocados cerca de 16% para faixas de maior comprimento de onda do espectro, podia-se identificar claramente o espectro do hidrogênio, que é o elemento mais comum e abundante no universo. Em outras palavras, isso era um indício de que os quasares não só estavam a uma distância muito grande, como também deslocavam-se a velocidades incrivelmente altas. Essa observação ajudou enormemente a consolidar a teoria proposta por Edwin Hubble (1889-1953), em 1929, de que o universo como um todo se encontra em um estado de expansão, isto é, todas as galáxias distantes estão se afastando de nós, e a velocidade de recessão é dada pela lei de Hubble, que pode ser escrita como
onde v representa a velocidade da galáxia, H é a chamada "constante de Hubble", cujo valor é de 75 km/s/Mpc, e d é a distância da galáxia até nós.
A mensuração acerca da distância e velocidade com que uma galáxia se afasta é feita com uso do conceito de redshift. Da mesma forma que ocorre com o som, a luz emitida por um corpo também pode experimentar o efeito Doppler, que é uma mudança na frequência (ou comprimento de onda) da onda emitida por um corpo quando este se encontra em movimento com relação a um dado observador. No caso, quando a fonte se afasta do observador, o comprimento de onda (seja da luz ou do som) é alongado; se a fonte se aproxima, o comprimento de onda diminui. Se tratando da luz visível, um alongamento no comprimento de onda faz com que essa luz se desloque para a região do vermelho, e por isso mesmo o redshift também é chamado de deslocamento para o vermelho. Por outro lado, quando a galáxia está se aproximando do observador, os comprimentos de onda da luz sofrem uma redução, e a mesma irá apresentar um aspecto azulado, e a isso dá-se o nome de blueshift. Isso pode ser melhor compreendido observando a figura abaixo.
Durante a década de 1920, Hubble observou que quase todas as galáxias distantes apresentavam um deslocamento para o vermelho, e isso significava que todas estavam se afastando de nós. Ora, se as galáxias estão se afastando umas das outras, é de se esperar que no passado todas estivessem mais próximas. O redshift, z, pode ser calculado através da seguinte expressão:
onde λ representa o comprimento de onda, λ0 é o comprimento de onda medido em laboratório, V é a velocidade de afastamento do objeto e c é e velocidade da luz no vácuo. Vale ressaltar que, para objetos muito distantes, como é o caso dos quasares, a relação para o feito Doppler apresentada acima precisa ser substituída pela fórmula do efeito Doppler relativístico.
Todas as essas ferramentas teóricas e práticas nos ajudam a descobrir muitas das propriedades observadas nestes objetos. Agora, imagino que o leitor esteja se perguntando: "Mas o que exatamente é um Quasar?". Em 1964, Edwin Salpeter (1925-2008) e Yakov Zel'dovich (1914-1989) propuseram que os quasares seriam objetos associados à buracos negros, e, neste caso, um quasar nada mais seria do que uma galáxia com um buraco negro fortemente ativo em seu centro, e a essa estrutura dá-se o nome de Núcleo Ativo de Galáxia (AGN). Galáxias que hospedam um buraco negro supermassivo em seu centro são chamadas de Galáxias ativas, e as mesmas se caracterizam por apresentarem um núcleo extremamente compacto e com uma alta emissão de radiação.
Diversas observações posteriores confirmaram algumas previsões decorrentes dessa hipótese. Nesse caso, a altíssima luminosidade observada deve-se ao fato de que o buraco negro central da galáxia se encontra em um processo de acreção de matéria, que é a situação em que o material circundante espirala e se deposita no disco de acreção do buraco negro, que aquece devido ao atrito e alta rotação, e então passa a brilhar de forma incandescente, produzindo uma luminosidade bilhões e bilhões de vezes maior que a do Sol. Um esquema simplificado de um quasar pode ser visto na figura abaixo.
Figura 2: Concepção artística de um quasar e suas estruturas.
Na imagem acima, é possível observar que um quasar também é composto por um jato de radiação, que possui duas componentes propagando-se em direções diametralmente opostas, e também é possível notar a presença de um toro, que é uma estrutura em forma de pneu. Cada uma dessas características podem ser exploradas mais detalhadamente, e isso foge ao escopo deste texto.
Links úteis
[1] https://heasarc.gsfc.nasa.gov/nasap/docs/unive1_p/quasa_p.html
[2] http://lilith.fisica.ufmg.br/~dsoares/reino/quasar.htm
[3] http://astro.if.ufrgs.br/galax/quasar.htm
[4]http://tede.mackenzie.br/jspui/bitstream/tede/1477/1/Marcia%20Auta%20dos%20Santos.pdf (Dissertação excelente sobre o Quasar 3C 273).
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