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Os astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA descobriram que Markarian 231 (Mrk 231), a galáxia mais próxima da Terra que hospeda um quasar, é alimentada por dois buracos negros centrais furiosamente girando um sobre o outro.
Esta ilustração artística é de um buraco negro binário encontrado no centro do quasar mais próximo à Terra, Markarian 231. Créditos: NASA, ESA, e G. Bacon (STScI)

A descoberta sugere que os núcleos de quasares brilhantes de galáxias ativas podem comumente sediar dois buracos negros supermassivos centrais, que se dividem em órbita ao redor um do outro, como resultado da fusão entre duas galáxias. Como um par de patinadores girando, a dupla de buracos negros gera enormes quantidades de energia que faz com que o núcleo da galáxia hospedeira ofusque o brilho de sua população de bilhões de estrelas, que os cientistas, então, identificam como quasares.

Os cientistas olharam para observações arquivísticas do Hubble da radiação ultravioleta emitida a partir do centro de Mrk 231 para descobrir o que eles descrevem como "propriedades extremas e surpreendentes."

Se apenas um buraco negro estava presente no centro do quasar, todo o disco de acreção ao redor feito de gás quente brilharia em raios ultravioletas. Em vez disso, o brilho ultravioleta do disco de poeira cai abruptamente para o centro. Isso fornece evidências observacionais que o disco tem um grande buraco de rosca que rodeia o buraco negro central. A melhor explicação para o buraco de rosca no disco, com base em modelos dinâmicos, é que o centro do disco é esculpido pela ação de dois buracos negros orbitam entre si. O segundo pequeno buraco negro na borda interna do disco de acreção, e tem seu próprio mini-disco com um brilho ultravioleta.

"Estamos muito animados com esse achado, porque ele não só mostra a existência de um buraco negro binário perto de Mrk 231, mas também abre uma nova maneira de pesquisar sistematicamente buracos negros binários via natureza de sua emissão de luz ultravioleta", disse Youjun Lu dos Observatórios Astronômicos Nacionais da China, e Academia Chinesa de Ciências.

"A estrutura do nosso universo, como aquelas galáxias gigantes e aglomerados de galáxias, cresce através da fusão de sistemas menores em outros maiores, e os buracos negros binários são conseqüências naturais dessas fusões de galáxias", acrescentou o co-investigador Xinyu Dai, da Universidade de Oklahoma.

O buraco negro central é estimado em 150 milhões de vezes a massa do nosso Sol, e a companheira pesa 4 milhões de massas solares. A dupla dinâmica completa uma órbita em torno de si a cada 1,2 anos.

O buraco negro de menor massa é o remanescente de uma galáxia menor que se fundiu com Mrk 231. Evidência de uma fusão recente vem da assimetria da galáxia hospedeira, e as longas caudas de maré de jovens estrelas azuis.

O resultado da fusão tem sido fazer Mrk 231 uma explosão estelar galáctica energética com uma taxa de formação de estrelas de 100 vezes maior do que a nossa Via Láctea. O  gás é combustível do "motor" dos buracos negros, provocando saídas em turbulência que incitam uma tempestade de nascimento de estrelas.

Os buracos negros binários giram juntos em uma espiral e colidirão dentro de algumas centenas de milhares de anos.

Mrk 231 está localizada a 600 milhões de anos-luz de distância.

Os resultados foram publicados no 14 de agosto de 2015 edição do The Astrophysical Journal.

Fonte: NASA
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Imagine um objeto distante, nos confins do Universo e com um brilho que pode ser até um milhão de vezes superior ao de uma galáxia, poderosamente energéticos, tidos como os maiores emissores de energia conhecidos e até há bem pouco tempo, um dos maiores mistérios do Universo. Este é o Quasar!



Uma impressão artística de um quasar, em laranja, no centro de uma galáxia.

A Descoberta dos Quasares

Na década de 1950, utilizando radiotelescópios disponíveis na época, os astrônomos detectaram alguns objetos celestes que eram potentes fontes de emissão de rádio. Usando pequenos telescópios em conjunto com o telescópio Lovell como um interferômetro, foi demonstrado que os quasares tinham um tamanho angular muito pequeno. Centenas de objetos semelhantes foram registrados em 1960 e publicados no Third Cambridge Catalogue à medida que os astrônomos examinavam o céu em busca de uma contraparte visual à fonte de rádio. Em 1960, a fonte de rádio 3C 48 foi finalmente associada a um objeto óptico. Os astrônomos detectaram o que parecia uma estrela azul muito fraca na posição da fonte de rádio e obtiveram seu espectro. Contendo muitas linhas de emissão desconhecidas, o espectro anômalo desafiava qualquer interpretação - uma alegação feita por John Bolton de um objeto com redshift enorme não foi aceita. Depois, utilizando os telescópios ópticos, observou-se que esses astros recém descobertos tinham uma aparência muito semelhante a estrelas de fraco brilho. Chamaram a esses objetos celestes de “quasi-stellar radio source”, ou em português “fonte de rádio quase estelar”. Daí vem o nome de Quasar. 

A palavra quasar foi criada pelo astrofísico norte-americano Hong-Yee Chiu em 1964, na revista Physics Today, para descrever estes objetos misteriosos:

"So far, the clumsily long name 'quasi-stellar radio sources' is used to describe these objects. Because the nature of these objects is entirely unknown, it is hard to prepare a short, appropriate nomenclature for them so that their essential properties are obvious from their name. For convenience, the abbreviated form 'quasar' will be used throughout this paper."
– Hong-Yee Chiu in Physics Today, May, 1964




A Natureza dos Quasares
Um Quasar não é de fato uma estrela. A dimensão de um Quasar é superior a de uma estrela, mas também menor que uma galáxia (aliás, não muito maior que o nosso Sistema Solar). Porém um Quasar emite várias centenas de vezes mais luz que uma galáxia. É um dos objetos celestes mais energéticos. 


Durante alguns anos depois da sua descoberta, existiu muita controvérsia sobre a natureza destes misteriosos corpos celestes. Hoje acredita-se que um Quasar é uma região dentro de uma galáxia onde existe um buraco negro extremamente massivo energizada pelo seu disco acreção. 

A fonte energética de um quasar é um buraco negro super massivo no núcleo de galáxias distantes. Como a luz não pode escapar do buraco negro supermassivo no centro dos quasares, a energia que escapa está sendo gerada do lado de fora do horizonte de eventos pelo "stress gravitacional" e intensa fricção no material que está caindo. 

Analisando o seu redshift (desvio da luz para o vermelho), conclui-se que os Quasares são objetos muito distante de nós. Na verdade, são os objetos mais distantes que nós podemos observar. Dado que a luz tem uma velocidade finita, vamos supor que estamos observando um Quasar a 10 mil milhões de anos-luz de nós. Significa isso que estamos vendo como era esse objeto celeste era há 10 mil milhões de anos, ou seja, numa época onde o Universo era muito mais jovem do que é atualmente. Isso torna os Quasares corpos celestes muito interessantes, pois permite-nos conhecer um pouco sobre como era o Universo nos seus primórdios. 

Estimasse atualmente que o quasar é uma região compacta com 10 a 10,000 vezes o raio de Schwarzschild do buraco negro supermassivo de uma galáxia, energizada pelo seu disco de acreção. 

Até agora os cientistas catalogaram mais de 200.000 quasares no Universo. 

É possível observar um Quasar?


Imagem em raio X feita pelo Chandra do quasar PKS 1127-145, uma fonte luminosa de raios-X e luz visível a cerca de 10 bilhões de anos-luz da Terra. Um enorme jato de raio-X estende-se a pelo menos um milhão de anos do quasar. A imagem tem 60 arco segundos de lado. RA 11h 30m 7.10s Dec -14° 49' 27" em Crater. Data da observação: 28 de maio de 2000. Instrumento: ACIS. 


A maioria dos Quasares não podem ser vistos com telescópios amadores, mas o quasar 3C 273 que parece ser mais brilhante no céu, na constelação de Virgem, tem uma magnitude aparente de 12,8 (O suficiente para ser visível através de um telescópio médio refrator).


REFERÊNCIAS:

  1. John Bahcall; Mike Disney (19 de novembro de 1996). Hubble Surveys the "Homes" of Quasars - http://goo.gl/BGtiQF
  2. Astronomia e Astrof ísica - FILHO, Kepler de Souza Oliveira Filho.SARAIVA, Maria de F atima Oliveira Saraivahttp://astro.if.ufrgs.br/livro.pdf 
  3. Wiki - http://goo.gl/nvlS5
  4. João Luiz Kohl Moreira - http://goo.gl/FuE0ic
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Um quasar, o tipo mais brilhante de objeto no universo, é visto liberando enormes quantidades de energia quando as estrelas são destruídas perto do buraco negro supermassivo de uma galáxia vista nesta ilustração artística. 
Crédito: NASA / JPL-Caltech
Quasares são os objetos mais brilhantes do universo, e apresentam uma diversidade misteriosa em sua aparência que tem intrigado os astrônomos por mais de duas décadas.

Agora, os cientistas dizem que esse mistério pode ser resolvido apenas olhando para duas características simples dos quasares: a rapidez com que a matéria está sendo alimentada nos quasares e a  direção de onde os quasares são vistos.

Quasares  são buracos negros supermassivos até bilhões de vezes a massa do sol que vivem nos corações das distantes galáxias massivas. Eles liberam extraordinariamente grandes quantidades de luz como e podendo até rasgar estrelas..

Estudos anteriores de quasares descobriram que as propriedades físicas dos objetos seguiram definidas por tendências regulares - por exemplo, o tamanho de um quasar está relacionado com a sua massa. No entanto, apesar de tais tendências, por algum motivo intrigante, os quasares podem variar muito em aparência em luz visível e ultravioleta.

Para ajudar a resolver este mistério, os cientistas examinaram a maior amostra de observações dos quasares  - dados de mais de 20 mil quasares capturados pelo Sloan Digital Sky Survey. A análise estatística da colaboração revelou que a aparência de quasares poderia ser explicada principalmente por dois factores fundamentais.

"Nosso trabalho resolve uma de duas décadas de mistério em pesquisa de quasares", disse o Yue Shen, um astrônomo nos Observatórios Carnegie em Pasadena, na Califórnia. 

O primeiro elemento é a assim chamado razão Eddington - a luminosidade de um quasar comparada com a sua massa. Esse índice prediz quão rapidamente a matéria irá cair em um quasar, e foi suspeitada por muito tempo a desempenhar um papel importante em muitas vezes por variadas aparências de quasares.

O outro fator é a direção de onde os astrônomos olham para um quasar, o que influencia o quanto as nuvens de gás podem ser vistas mais próximas do buraco negro. Este gás em rápido movimento produz uma ampla gama de comprimentos de onda de luz, afetando significativamente a aparência de um quasar, e estes resultados sugerem que essas nuvens são dispostas em um disco achatado, explicando por que a direção de onde eles (os quasares) são vistos pode importar tanto.

"Nossas descobertas têm implicações profundas para pesquisa de quasares ", disse Shen em um comunicado. "Este esquema de unificação simples apresenta um caminho para entender melhor como os buracos negros supermassivos acrescem matéria e interagem com seus ambientes."

"Além disso, estes resultados irão ajudar a melhorar futuras medições de massas de buracos negros, que por sua vez irá ajudar os cientistas a entender melhor o crescimento cósmico de buracos negros supermassivos e seu lugar na formação de galáxias", disse Luis Ho, pesquisador no Instituto Kavli para Astronomia e Astrofísica da Universidade de Pequim,.         

Traduzido de: Space.com
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