Uma equipe de pesquisadores de diferentes instituições da Índia catalogou 53 quasares de rádio gigantes – núcleos galácticos extremamente energéticos que disparam jatos de plasma quase na velocidade da luz – com tamanhos que podem alcançar 7,2 milhões de anos-luz, dimensão equivalente a cerca de 50 vezes o diâmetro da Via Láctea. O resultado, descrito no mês passado no The Astrophysical Journal Supplement Series, foi obtido após a análise de dados do Levantamento Celeste do Radiotelescópio Gigante de Ondas Métricas (GMRT), instalado nos arredores de Pune, oeste do país.
Levantamento cobre 90 % do céu visível
O trabalho avaliou informações referentes a aproximadamente 90 % da abóbada celeste observável a partir da Terra. A combinação entre grande área amostrada e a sensibilidade do GMRT em frequências baixas permitiu identificar sinais de rádio extremamente tênues, essenciais para reconhecer estruturas enormes e difusas que, em muitos levantamentos, se perdem no ruído de fundo. Entre 369 quasares previamente não catalogados, 53 apresentaram jatos de escala verdadeiramente colossal, passando a integrar a categoria de quasares de rádio gigantes.
Segundo Souvik Manik, pesquisador do Midnapore City College e um dos autores do estudo, o comprimento máximo verificado – 7,2 milhões de anos-luz – corresponde “a algo entre 20 e 50 diâmetros da Via Láctea colocados lado a lado”. Ao longo de milhões de anos, os fluxos ejetados pelo buraco negro central inflam enormes lóbulos de gás ionizado que brilham fortemente em rádio e podem ser utilizados como rastreadores da interação entre a galáxia hospedeira e o meio intergaláctico.
Por que jatos tão grandes são raros de observar?
Detectar quasares com estruturas desse porte é considerado um desafio por dois motivos principais. Primeiro, a “ponte” de emissão que liga os dois lóbulos opostos costuma ser fraca e facilmente ofuscada por ruído. Segundo, os modelos tradicionais de radioastronomia se baseiam em levantamentos de frequência relativamente alta, nos quais o plasma envelhecido emite pouco. Ao observar faixas de frequência mais baixas, como as utilizadas pelo GMRT, torna-se possível realçar a assinatura de elétrons mais antigos e, consequentemente, visualizar as regiões externas dos jatos.
“Levantamentos de baixa frequência são decisivos para enxergar essas estruturas tênues”, explica Sabyasachi Pal, autor principal e astrônomo do Midnapore City College. “Sem esse tipo de dado, muito do material espalhado pelos jatos acabaria invisível para nós, mascarando a verdadeira escala do fenômeno.”
Influência do ambiente cósmico
A equipe também investigou o papel do meio ambiente na morfologia e na evolução dos jatos. Aproximadamente 14 % dos quasares gigantes recém-identificados surgem em regiões densas, como aglomerados de galáxias ou filamentos cósmicos repletos de gás e matéria escura. Nessas condições, a interação com nuvens ou ventos galácticos pode desacelerar, desviar ou até interromper o fluxo de plasma.
Netai Bhukta, da Universidade Sidho Kanho Birsha, destaca que, em áreas menos povoadas, os jatos se expandem com maior liberdade, alcançando distâncias superiores. Já em ambientes carregados de gás, a pressão externa tende a curvar ou encurtar as emissões. “Parece claro que o habitat cósmico atua como regulador do crescimento dos lóbulos de rádio”, afirma o pesquisador.
Assimetria como pista do passado do Universo
Outro aspecto recorrente nos 53 objetos é a assimetria: raramente os dois jatos possuem o mesmo comprimento ou brilho. Para Sushanta K. Mondal, também da Universidade Sidho Kanho Birsha, essa diferença fornece pistas sobre a densidade irregular do espaço que os envolve. “De um lado, o jato pode enfrentar nuvens densas, diminuindo seu avanço; do outro, pode viajar por regiões mais rarefeitas e se estender muito mais longe”, resume.
Quando comparados a quasares gigantes mais próximos, aqueles localizados em distâncias maiores – e, portanto, observados como eram em épocas mais remotas do cosmos – tendem a exibir maior grau de assimetria. Isso sugere que, no Universo jovem, o espaço intergaláctico tinha distribuição de gás e poeira mais turbulenta, interferindo de maneira desigual no desenvolvimento dos jatos de plasma. Os autores consideram esse comportamento uma “sonda natural” da teia cósmica primordial, capaz de revelar como se deram os processos de formação e crescimento das primeiras galáxias ativas.
Imagem: Souvik Manik Netai Bhukta Saasachi Pal e Sushanta K. Mdal
Quasares de rádio gigantes: ferramentas para compreender buracos negros
Quasares são alimentados por buracos negros supermassivos situados no centro de galáxias. À medida que o buraco negro devora gás e poeira, o material forma um disco de acreção ultraluminoso. Parte da matéria não é engolida; em vez disso, linhas de campo magnético canalizam o plasma para os polos do buraco negro, lançando fluxos que podem atingir velocidades próximas à da luz. Com o passar do tempo, esses jatos criam imensos lóbulos bilaterais, visíveis sobretudo em ondas de rádio.
Quanto maiores forem esses lóbulos, maior será a janela que eles oferecem para a fase tardia de atividade do buraco negro e para as propriedades do meio onde se expandem. “Os quasares de rádio gigantes constituem, ao mesmo tempo, registros da potência dos núcleos ativos e indicadores da densidade do espaço ao redor”, observa Pal. Por isso, cada novo exemplar descoberto amplia a amostra estatística necessária para desvendar como esses sistemas extremos evoluem e qual o impacto que exercem no ambiente galáctico.
Próximos passos
Os autores planejam combinar os dados do GMRT com observações ópticas, infravermelhas e de raios X a fim de detalhar a composição química dos jatos, estimar a idade do plasma e medir com mais precisão a massa dos buracos negros centrais. Além disso, pretendem aplicar técnicas de inteligência artificial para vasculhar bancos de dados ainda maiores em busca de estruturas semelhantes.
De acordo com Manik, a expectativa é que instrumentos de nova geração, como o Radiotelescópio de quilômetro quadrado (SKA), ampliem significativamente o número de quasares gigantes conhecidos. “Estamos apenas arranhando a superfície”, conclui o pesquisador. “Com maior sensibilidade e cobertura de céu, é possível que descubramos centenas ou até milhares desses titãs cósmicos nos próximos anos.”
O catálogo recém-publicado representa um passo importante nessa direção, fornecendo indícios de que a população de quasares gigantes é mais abundante do que se imaginava. Ao revelar 53 novos integrantes desse grupo, o estudo contribui para refinar modelos de feedback de buracos negros, evolução de galáxias e estrutura em grande escala do Universo.
Com informações de Olhar Digital