O Telescópio Espacial James Webb descobriu um aglomerado de 3 galáxias que formam como que um nó em torno de um Quasar.
Ora um Quasar é o monstro dos monstros dos buracos negros, e é o objecto (quase-estrela = quasar) mais energético do universo, expelindo tanta luz que literalmente ofusca a galáxia onde está embutido.
Esta Imagem mostra o Quasar PG 0052+251, (PG do censo de Palomar Bright Quasar Survey de 1983), que emitiu a sua luz há 1,4 mil milhões de anos (biliões, gigas), a partir do núcleo duma galáxia espiral normal.
Créditos: John Bahcall (Institute for Advanced Study, Princeton) Mike Disney (University of Wales) e NASA/ESA.
Esta classe de Núcleos Activos de Galáxias (AGN’s, em inglês) não cessa de surpreender. No caso do Quasar da imagem acima, a galáxia mostra ser pouco perturbada pela emissão radiativa do Quasar, mas há casos onde a estrutura das galáxias fica muito irregular.
Quando foram detectados pela primeira vez, emitiam tanta luminosidade que o seu brilho era idêntico ao das estrelas muito mais próximas: o “muito mais” aqui é na ordem das centenas de milhões de vezes a massa do nosso prezado Sol, que é uma estrela-anã.
Bem mais tarde foi possível verificar que o fluxo dos quasares é de facto tão intenso que este ofusca todo o brilho da galáxia onde está embutido, e foi complicado lograr separar os dois.
Foi necessário calcular o desvio para o vermelho cosmológico em função do desvio para o vermelho do comprimento de onda dividido pelo desvio para o vermelho em repouso: saber quem é quem no meio de tanta energia radiativa.
Simulações de observação da galáxia anfitriã e do seu Quasar subtraído à densidade do seu fluxo.
Crédito: James Webb Space Telescope.
A contribuição de Maarten Schmidt, astrofísico tão discreto como tremendo, foi crucial ao propor a medição (metria) no espectro (logo, espectrometria) das chamadas “linhas proibidas” do Hidrogénio.
Estas linhas proibidas são fabulosas, e os átomos têm uma interação do spin do seu núcleo, que é um Protão pesadão que ocupa uma pequena região do espaço, com o spin do electrão levezinho que ocupa uma grande região do espaço.
Hidrogénio = 1 Protão (spin up) + 1 Electrão (spin down).
Dada a precessão do electrão ao ser ejectado para uma orbital mais energética (mais longe do núcleo) e a sua tendência quase simultânea a ejectar ele próprio essa luz e regressar a casa, ou de novo para mais perto do núcleo, ele inverte o seu spin nessa ação, faz o que chamamos de spin-tilt.
Logo, o Protão reage e inverte também o seu spin , alinhando os 2 spins.
E assim, o electrão, qual adolescente com rebeldia natural, recebe luz, sai de casa, e logo volta porque gastou a mesada (a energia) para a saída noctívaga.
Esta ação tem de facto uma probabilidade diminuta de ocorrer, daí a designação de “linhas proibidas,” mas as nuvens moleculares de Hidrogénio são tão vastas e tão abundantes que uma fatia pequena duma pizza hiper gigantesca se torna numa probabilidade real e tipicamente abundante, incluindo, como no caso, as linhas proibidas do Oxigénio duplamente ionizado.
É incrível e muito bela, a natureza.
Não contentes com isto tudo, os quasares também nos surpreenderam com um caso de colapso directo, onde um buraco negro hiper gigante (os mais massivos de todos) se formou pelo colapso directo duma nuvem molecular sem ter havido sequer a etapa da formação duma estrela muito massiva que tenha usado todo o seu combustível num prazo relativamente curto.
A evolução duma estrela depende criticamente da sua massa, e a fase de sequência principal (quando uma estrela fusiona o Hidrogénio no seu núcleo) é, grosso modo, o inverso do cubo da massa dessa estrela.
Uma estrela com 120 vezes a massa do Sol terá pouco mais de 1,7 milhões de anos de fase de sequência principal, o que é muito pouco tempo nas escalas das estrelas.
Explicado o contexto, desta feita a surpresa veio do Telescópio Espacial James Webb, que conseguiu detectar 3 galáxias embutidas no “fuzz” dum Quasar, e isto após a luz emitida por este Quasar ter demorado 11,5 mil milhões (Biliões, gigas) de anos a chegar até perto da Terra, no ponto Lagrange L2, onde o James Webb está parqueado.
O Quasar tem o pomposo nome de: SDSS J165202.64+172852.3
Este quasar existia há 11,5 bilhões de anos e é vincadamente “vermelho” – o que significa que a luz da sua galáxia foi “desviada para o vermelho” ou esticada em comprimentos de onda infravermelhos mais longos à medida que o universo se expande.
Os dados de telescópios como o Hubble tinham mostrado muito material em torno deste quasar, levando a um estudo mais aprofundado usando o Webb.
Com o instrumento NIRSpec, do Webb, os cientistas conseguiram finalmente mapear os movimentos do material e descobrir todo um aglomerado de galáxias!
Créditos: NASA, ESA, CSA, Hubble, James Webb Space Telescope.
No gráfico, à esquerda está uma imagem do Hubble destacando o Quasar.
As imagens à direita e na parte inferior apresentam novas observações do Webb em vários comprimentos de onda. Elas demonstram a distribuição, velocidade e direção do gás dentro do aglomerado de galáxias recém-observado em redor do Quasar.
Quanto mais vermelha a cor, mais rápido o gás se está afastando da nossa linha de visão em relação ao Quasar; quanto mais azul a cor, mais rápido este se está movendo na nossa direção. A cor verde indica que o gás está estável na nossa linha de visão em relação ao Quasar.
Fonte: NASA.
Localização do James Webb Space Telescope, a 1 % da distância Sol-Terra, na direção oposta do nosso Sol e orbitando este, observando o espaço exterior e operando a temperaturas perto do zero absoluto.
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