Quasar: monstro energético

Domingos Sávio de Lima Soares - Colunista do Portal Uai

Os quasares foram descobertos em 1960, de uma forma bastante interessante. Eles se mostraram aos seres humanos pela primeira vez como fontes de ondas de rádio! Ao serem localizadas no céu, estas fontes se apresentaram com a aparência de uma estrela azulada! Mas não são estrelas, apenas têm a aparência peculiar de uma estrela, ou seja, um ponto luminoso. Destas características originou-se o seu nome. A palavra "quasar" é um acrônimo referente à expressão em inglês "quasi-stellar radio source", ou, "fonte de rádio quase-estelar".

Muitas galáxias emitem ondas de rádio. As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas, como a luz visível, mas com comprimentos de onda da ordem de centímetros ou metros. Ora, no final da década de 1950, os astrônomos já haviam observado muitas radiofontes, utilizando os recém-inventados radiotelescópios. A emissão em rádio das galáxias estende-se muito além das fronteiras de sua luz visível, geralmente, na forma de dois enormes lobos de emissão situados em direções opostas relativamente ao centro das galáxias. Quanto menores estes lobos mais distante está a radiogaláxia. Acontece que haviam muitas radiofontes cujos lobos simplesmente não existiam! O radioastrônomo norte-americano Thomas Matthews selecionou dez destas radiofontes e determinou as suas posições no céu.

Jack O. Burns e David Clarke -- rádio -- e National Optical Astronomy Observatories, Estados Unidos -- óptico

Radiogaláxia Centauro A, localizada na constelação de Centauro, onde está a estrela mais próxima de nós. Trata-se de uma galáxia bastante peculiar onde vê-se uma galáxia de disco, espiral, vista de perfil, sobreposta a uma galáxia elíptica, em cor branca na imagem. Provavelmente, a galáxia espiral "caiu" sobre a gigante elíptica e as duas estão em processo de fusão. Os enormes lobos de radioemissão estão representados em cor azul.

Vem em seguida o astrônomo, também norte-americano, Allan Sandage (1926-). Ele tomou para si a tarefa de localizar estas radiofontes, ou seja, a sua contrapartida visível no céu. Uma das fontes, selecionadas por Matthews, era denominada 3C 48, isto é, a quadragésima oitava radiofonte do terceiro catálogo do Rádio-observatório de Cambridge, na Inglaterra.

Sandage apontou o telescópio de 5 metros de diâmetro do Observatório do Monte Palomar para a posição da radiofonte, que está localizada na constelação do Triângulo. Ele então assinalou, na fotografia que obteve, a posição da radiofonte e, para sua surpresa, verificou que ela coincidia com uma fraquíssima estrela! Mas as estrelas não emitem ondas de rádio daquela grandeza. Seria esta uma nova categoria de radiofonte, uma radioestrela? O passo seguinte dado por Sandage foi obter um espectro da radiação visível emitida pela estranha "estrela". Um espectro de radiação é a distribuição da intensidade da radiação nos diversos comprimentos de onda. As estrelas possuem espectros de radiação visível bastante característicos, inconfundíveis. Mas o espectro daquele objeto mostrou-se completamente diferente de qualquer espectro estelar jamais observado! "Aquilo", definitivamente, não era uma estrela! O espectro de um objeto astronômico permite ao astrônomo identificar, entre outras coisas, os elementos químicos responsáveis pela radiação presente no espectro. E Sandage, astrônomo experiente, não conseguiu identificar nenhuma característica de qualquer elemento químico conhecido. Tratava-se certamente de um novo habitante do Cosmos! Descoberto porque emitia ondas de rádio, de origem até então desconhecida.


Para completar a descoberta, entra em cena um astrônomo holandês, radicado nos Estados Unidos: Maarten Schimdt. Ele estudou outro quasar da lista de Matthews, 3C 273, e descobriu algo extraordinário. AAnalisando o espectro visível de 3C 273, ele percebeu que se os comprimentos de onda da luz fossem deslocados por cerca de 16% para comprimentos de onda maiores, ele conseguia identificar a familiar radiação emitida pelo átomo de hidrogênio! Esta radiação aparecia no espectro na forma de linhas espectrais de emissão.

E mais, isto se encaixava como uma luva no modelo da cosmologia padrão, que afirma que o universo está em expansão. A expansão do espaço faz com que a radiação de objetos distantes tenha o seu comprimento de onda aumentado, proporcionalmente à distância em que o objeto se encontra. Este fato observacional fora descoberto por Edwin Hubble (1889-1953), no final da década de 1920. Mas para que houvesse um deslocamento de 16%, isto significaria que 3C 273 deveria estar a uma distância fabulosa de nós!

E esta idéia foi logo aplicada a 3C 48, e ele revelou-se mais dramático: se o espectro fosse deslocado de 37% em direção a comprimentos de ondas maiores, o espectro revelava cristalinamente as mesmas linhas do átomo de hidrogênio. Ele deveria, de acordo, com a cosmologia padrão estar ainda mais distante que 3C 273. Ainda, de acordo com a cosmologia padrão -- a cosmologia do Big Bang, ou Estrondão -- 3C 48 deve estar a mais de 5 bilhões de anos-luz e 3C 273 a aproximadamente 3 bilhões de anos-luz! A estas distâncias, eles devem ser verdadeiros "monstros energéticos", de forma a que os brilhos óptico e de ondas de rádio possam ser explicados. Os quasares mais brilhantes chegam a ter um brilho intrínseco de mais de 100.000 vezes o brilho de uma galáxia como a Via Láctea, se estiverem realmente a estas distâncias!

Com poderia ser gerada tamanha quantidade de energia nos quasares? Ainda não existe uma teoria completa firmemente estabelecida. A teoria que prevalece envolve a existência de outro objeto estranho: um buraco negro. A idéia geral, investigada pelos astronômos, é a de que exista um buraco negro no centro dos quasares que "engole" a matéria vizinha. Os processos de interação mútua deste material em queda, a velocidades próximas da velocidade da luz, é que geram a radiação observada dos quasares, os quais emitem não só no visível e na faixa de rádio mas também em raios X e em outros comprimentos de onda. Em geral, os quasares estão localizados no centro de uma galáxia hospedeira. Como eles estão tão distantes, e o seu brilho é tão grande, as galáxias hospedeiras não são claramente detectadas nas observações. Neste cenário, os quasares estão provavelmente ligados aos processos de formação das galáxias que vemos no universo próximo de nós.

A propósito, os quasares são uma pequena parte de uma grande família de objetos cósmicos denominados QSOs. QSO é a sigla em inglês para "quasi-stellar object". Existem mais de 10.000 QSOs catalogados, dos quais cerca de 10% emitem em radiofrequência, ou seja, são quasares.

Como a cosmologia padrão ainda não está definitivamente comprovada, existem astrônomos -- uma minoria, na verdade -- que propõe uma explicação alternativa para as características dos espectros dos quasares. Por exemplo, o astrônomo norte-americano Halton Arp (1927-) investigou a distribuição dos QSOs localizados nas vizinhanças de galáxias próximas de nós, e apresentou a hipótese de que estes objetos são, na verdade, corpos ejetados a altíssimas velocidades dos centros das galáxias. Os espectros dos quasares seriam explicados por estas velocidades e por características intrínsecas aos mesmos ainda não completamente entendidas. Como se vê, a pesquisa de QSOs, em geral, e dos quasares, em particular, ainda promete muitas novidades para todos nós!

O autor agradece o apoio financeiro da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG).