Nota de Imprensa

Encontrado o Quasar Mais Distante

29 de Junho de 2011

Uma equipa de astrónomos europeus utilizou o Very Large Telescope do ESO juntamente com outros telescópios para descobrir e estudar o quasar mais distante encontrado até à data. Este farol brilhante, cujo motor é um buraco negro com uma massa dois milhares de milhões de vezes maior que a do Sol, é sem dúvida o objeto mais brilhante descoberto no Universo primitivo. Os resultados deste estudo sairão a 30 de Junho na revista Nature.

“Este quasar é uma importante sonda do Universo primitivo. É um objeto muito raro que nos ajudará a compreender como é que os buracos negros de massa extremamente elevada cresceram algumas centenas de milhões de anos depois do Big Bang,” diz Stephen Warren, o líder da equipa.

Os quasars são galáxias muito distantes e brilhantes que se acredita serem alimentadas por buracos negros de grande massa situados no seu centro. O seu brilho torna-os poderosos faróis que nos podem ajudar a investigar a época do Universo em que se estavam a formar as primeiras estrelas e galáxias. O quasar recém descoberto  encontra-se tão afastado que a sua radiação provém-nos da última fase da era da reonização [1].

Observamos o quasar, denominado ULAS J1120+0641 [2], tal como era apenas 770 milhões de anos depois do Big Bang (desvio para o vermelho de 7.1 [3]). A sua radiação levou 12.9 mil milhões de anos a chegar até nós.

Embora objetos mais distantes tenham já sido observados (tais como a explosão de raios gama com um desvio para o vermelho de 8.2, eso0917, e a galáxia com desvio para o vermelho de 8.6, eso1041), este quasar récem descoberto é centenas de vezes mais brilhante que estes objetos. Entre os objetos suficientemente brilhantes para poderem ser estudados em detalhe, este é claramente o mais distante.

O quasar mais distante depois deste observa-se tal como era 870 milhões de anos depois do Big Bang (desvio para o vermelho 6.4). Objectos similares mais longínquos não se conseguem observar em rastreios efetuados no visível, uma vez que a sua radiação, esticada devido à expansão do Universo, observa-se essencialmente na região infravermelha do espectro, na altura em que chega à Terra. O rastreio europeu profundo no infravermelho, UKIDSS (sigla do inglês European UKIRT Infrared Deep Sky Survey), que utiliza o telescópio infravermelho do Reino Unido [4], situado no Hawaii, foi concebido para resolver este problema. Uma equipa de astrónomos andaram à procura no seio da base de dados de milhões de objetos do UKIDSS no intuito de encontraram aqueles que poderiam ser quasars distantes há muito procurados. Esta busca deu finalmente resultados.

“Demorámos cinco anos para encontrar este objeto,” explica Bram Venemans, um dos autores deste trabalho. “Estávamos à procura de um quasar com um desvio para o vermelho maior que 6.5. Encontrar um que está tão longe, com um desvio para o vermelho maior que 7, foi uma surpresa fantástica. Este quasar  possibilita-nos um olhar profundo à era da reinozação, fornecendo-nos assim uma oportunidade para explorar  uma janela de 100 milhões de anos na história do cosmos, janela essa que se encontrava anteriormente fora do nosso alcance.”

A distância ao quasar foi determinada a partir de observações obtidas com o instrumento FORS2 montado no Very Large Telescope do ESO (VLT) e instrumentos montados no Telescópio Gemini Norte [5]. Uma vez que este objeto é relativamente brilhante, é possível obter um espectro da radiação por ele emitida (o que corresponde a separar a radiação nas suas diversas componentes em função da cor). Esta técnica permitiu aos astrónomos obter muita informação sobre o quasar.

Estas observações mostraram que a massa do buraco negro no centro do ULAS J1120+0641 é cerca de dois mil milhões de vezes maior que a do Sol. Uma massa tão elevada é difícil de explicar numa época tão primitiva do Universo. As teorias correntes para o crescimento de buracos negros de massa extremamente elevada predizem um aumento lento da massa à medida que o objeto compacto atrai matéria do seu meio circundante.

“Pensamos que existem em todo o céu apenas cerca de 100 quasars brilhantes com desvio para o vermelho maior que 7,” conclui Daniel Mortlock, o autor principal do artigo científico. “Para encontrar este objeto foi necessária uma busca muito minuciosa e demorada, no entanto valeu bem a pena o esforço, já que agora poderemos compreender melhor alguns dos mistérios do Universo primitivo.”

Notas

[1] Cerca de 300 000 anos depois do Big Bang, que ocorreu há 13.7 mil milhões de anos, o Universo tinha arrefecido o suficiente para permitir que electrões e protões se combinassem em hidrogénio neutro (um gás sem carga eléctrica). Este gás escuro frio permeava todo o Universo até que as primeiras estrelas se começaram a formar cerca de 100 a 150 milhões de anos mais tarde. A intensa radiação ultravioleta destes objetos separou lentamente os átomos de hidrogénio, que voltaram ao estado inicial de protões e electrões separados, um processo chamado reonização, tornando o Universo mais transparente à radiação ultravioleta. Pensa-se que esta era ocorreu entre cerca de 150 a 800 milhões de anos depois do Big Bang.

[2] O objeto foi encontrado a partir de dados do UKIDSS Large Area Survey (ULAS). Os números e o prefixo ´J´ referem-se à posição do quasar no céu.

[3] Uma vez que a luz viaja a uma velocidade finita, os astrónomos olham para trás no tempo à medida que observam o Universo a distâncias cada vez maiores. A radiação emitida pelo ULAS J1120+0641 demorou 12.9 mil milhões de anos para chegar até aos telescópios situados sobre a Terra, por isso observamos o quasar quando o Universo tinha apenas 770 milhões de anos de idade. Durante estes 12.9 mil milhões de anos o Universo expandiu-se, o que deu origem a que a radiação emitida pelo objeto fosse esticada. O desvio para o vermelho cosmológico, ou simplesmente desvio para o vermelho, mede a quantidade que o Universo se esticou entre o momento em que a radiação foi emitida e o momento em que ela chega à Terra.

[4] UKIRT é a sigla do inglês para United Kingdom Infrared Telescope (Telescópio Infravermelho do Reino Unido). É um instrumento que pertence ao Conselho de Infraestruturas Científicas e Tecnológicas do Reino Unido e é operado pelo pessoal do Centro de Astronomia Conjunta em Hilo, Hawaii.

[5] FORS2 é a sigla do inglês para VLT´s FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph. Os outros instrumentos utilizados para separar a radiação do objeto nas suas componentes foram o Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) e o Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS). O Liverpool Telescope, o Isaac Newton Telescope e o UK Infrared Telescope (UKIRT) foram também utilizados para confirmar medições feitas no rastreio.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico que sairá na revista Nature a 30 de Junho de 2011.

A equipa é composta por Daniel J. Mortlock (Imperial College London [Imperial], Reino Unido), Stephen J. Warren (Imperial), Bram P. Venemans (ESO, Garching, Alemanha), Mitesh Patel (Imperial), Paul C. Hewett (Institute of Astronomy [IoA], Cambridge, Reino Unido), Richard G. McMahon (IoA), Chris Simpson (Liverpool John Moores University, Reino Unido), Tom Theuns (Institute for Computational Cosmology, Durham,  Reino Unido e Universidade de Antuérpia, Bélgica), Eduardo A. Gonzáles-Solares (IoA), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo, EUA), Simon Dye (Centre for Astronomy and Particle Theory, Nottingham, Reino Unido), Nigel C. Hambly (Institute for Astronomy, Edinburgh, Reino Unido), Paul Hirst (Gemini Observatory, Hilo, EUA), Mike J. Irwin (IoA), Ernst Kuiper (Observatório de Leiden, Holanda), Andy Lawrence (Institute for Astronomy, Edinburgh, Reino Unido), Huub J. A. Röttgering (Observatório de Leiden, Holanda).

O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 42 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

Links

• Artigo na Nature
• Fotografias do VLT

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1122, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.