Uma equipe internacional de pesquisadores, que incluiu cientistas da Universidade de Michigan (EUA), utilizou o telescópio espacial Euclid da Agência Espacial Europeia (ESA, na sigla em inglês) para descobrir 31 dos quasares mais antigos já observados.
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Eles são tão antigos que remontam à chamada era de reionização do Universo, quando as primeiras estrelas, galáxias e buracos negros supermassivos estavam se formando. O estudo foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics.
“Isso é realmente empolgante”, disse Jinyi Yang, coautora do novo estudo e professora assistente do Departamento de Astronomia da Universidade de Michigan. “Esses quasares luminosos, brilhando lá do fundo da era de reionização, a última grande transição na história do nosso Universo, oferecem informações valiosas sobre como o cosmos emergiu da escuridão e como os primeiros buracos negros supermassivos se formaram.”
O que são quasares?
- Os quasares estão entre os objetos mais brilhantes e energéticos do Universo e são alimentados por buracos negros supermassivos que devoram matéria no centro das galáxias;
- Eles têm vida curta se comparados à duração de uma galáxia, mas, nesse momento relativamente breve, os quasares podem brilhar centenas a milhares de vezes mais do que o restante de suas galáxias hospedeiras;
- Ao encontrar os quasares mais distantes, os astrônomos conseguem aprender mais sobre o universo primitivo. Porém, quasares antigos são raros, pois poucas galáxias tiveram tempo suficiente para crescer o bastante para hospedar um deles. Esses quasares também são difíceis de encontrar, porque sua luz primordial é fraca e facilmente confundida com estrelas.
O Euclid, que iniciou seu levantamento cosmológico em fevereiro de 2024, está inaugurando uma nova era nessa busca, segundo o coautor do estudo Feige Wang, cientista de pesquisa assistente em astronomia da Universidade de Michigan.
“A missão Euclid está mudando completamente o jogo”, disse Wang. “Desses 31 quasares, 12 estão acima do redshift 7, mais do que dobrando todos os quasares conhecidos além do redshift 7.”
O redshift, ou desvio para o vermelho, é uma medida de quanto o comprimento de onda da luz de um objeto astronômico foi esticado devido à expansão do Universo.
A luz que viaja por mais tempo para nos alcançar — isto é, a luz de fontes distantes emitida há muito tempo — terá redshifts maiores. Nesse sentido, observar objetos com altos redshifts permite aos astrônomos olhar para o passado e estudar o universo quando ele era mais jovem, explicou Wang.
Anteriormente, o recorde do quasar mais distante pertencia a um descoberto em 2021 por Wang e Yang, com redshift de 7,64. O novo estudo inclui dois quasares que quebram esse recorde: um com redshift de 7,69 e outro de 7,77. Isso significa que ambos surgiram dentro de 670 milhões de anos após o Big Bang e sua luz levou mais de 13 bilhões de anos para chegar até nós.
Alcance e profundidade sem precedentes
O que diferencia o Euclid é sua combinação inédita de profundidade e cobertura do céu. Isso permite ao telescópio espacial detectar quasares de dez a 100 vezes mais fracos do que os encontrados em levantamentos anteriores de campo amplo.
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“É uma ferramenta única para caçar quasares”, disse Daming Yang, autor principal do novo estudo e estudante de doutorado na Universidade de Leiden (Holanda). “Antes, só conseguíamos encontrar um punhado dos quasares antigos mais brilhantes, mas o Euclid nos permite buscar de forma muito mais eficiente em grandes áreas do céu para captar luz muito mais fraca.”
Embora o Euclid esteja acelerando a descoberta de candidatos a quasares antigos, os astrônomos também dependem de uma série de outros telescópios e instrumentos para confirmar e caracterizar esses objetos.
Por exemplo, as equipes de Jinyi Yang e Wang, incluindo o pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Michigan Xiangyu Jin, lideraram esforços com os Telescópios Magellan no Observatório Las Campanas, no Chile, para analisar os candidatos a quasares do Euclid. Eles confirmaram dez dos 31 quasares encontrados neste estudo.
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Próximos passos
Daqui para frente, eles e seus colegas do Consórcio Euclid — composto por 2,6 mil membros de 18 países — continuarão buscando quasares mais antigos e em maior número para responder a perguntas sobre o universo primitivo.
A equipe de Yang investiga como esses primeiros buracos negros supermassivos crescem e impactam a evolução de suas galáxias hospedeiras. A equipe de Wang explora os ambientes em larga escala ao redor desses quasares, examinando seu lugar na teia cósmica de galáxias.
Os quasares recém-descobertos também podem ajudar em ambos os projetos, fornecendo alvos para o Telescópio Extremamente Grande (ELT, na sigla em inglês) quando entrar em operação, previsto para 2029.
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O telescópio de 39 metros será o maior do mundo trabalhando com comprimentos de onda de luz visível e infravermelha, e a Universidade de Michigan é a única universidade dos EUA participando de seu design e construção.
“Queremos responder a perguntas sobre como esses quasares se formaram, como eram os buracos negros que os originaram e como eles cresceram”, disse Yang. “As observações atuais de quasares distantes estão desafiando os modelos existentes de sementes de buracos negros e crescimento inicial. Cada vez que obtemos novas evidências observacionais de novos quasares, conseguimos impor restrições cada vez mais rígidas a esses modelos.”
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E o Euclid terá em breve mais reforços nesta nova era de descobertas de quasares. O Observatório Vera Rubin começou seu levantamento do céu no ano passado a partir do topo de uma montanha no Chile, usando a maior câmera do mundo. E o Telescópio Espacial Roman está previsto para ser lançado em 30 de agosto, com um campo de visão 100 vezes maior do que o do Telescópio Espacial Hubble.
“Basicamente teremos três telescópios de levantamento realmente poderosos no próximo ano, e eles nos permitirão empurrar a fronteira do redshift”, disse Wang. “Chegar ao redshift 9 pode levar alguns anos, mas acho que podemos ver um redshift de 8 muito em breve.”
Rodrigo Mozelli
Rodrigo Mozelli é jornalista formado pela Universidade Metodista de São Paulo (UMESP) e, atualmente, é redator do Olhar Digital.
