Versão Portuguesa 🇵🇹English Version 🇬🇧

 

Imagens Webb simuladas de um quasar e da galáxia circundante

Ilustração de um quasar no Universo inicial. Os investigadores vão estudar pela primeira vez em detalhe as galáxias que rodeiam três quasares brilhantes, com o Telescópio Espacial James Webb. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Os buracos negros supermassivos ativos muito distantes são os mais brilhantes faróis do Universo. Conhecidos como quasares, estes gigantes estão cercados por galáxias igualmente distantes. Nas últimas décadas, os investigadores lançaram-se numa caça ao tesouro cósmica e, nos últimos três anos, identificaram os três quasares mais distantes conhecidos – cada um deles a mais de 13 mil milhões de anos-luz da Terra. Os astrónomos julgam que a formação de buracos negros supermassivos e das galáxias que os acompanham pode levar milhares de milhões de anos. Como é então possível que estes quasares se tenham tornado tão gigantescos, com milhares de milhões de massas solares, nos primeiros 700 milhões de anos do Universo? Quando se conseguir ver para lá do seu brilho, como serão as galáxias que os acompanham? E como será a sua vizinhança?

Estas são questões que os investigadores Xiaohui Fan, Jinyi Yang (ambos da Universidade do Arizona) e Eduardo Bañados (do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha), juntamente com uma equipa internacional de astrónomos irão tentar responder com observações a realizar pelo Telescópio Espacial James Webb. “São objetos muito valiosos”, disse Fan. “Estruturámos este programa para estudar todas as questões que nos surgiram, de modo que a nossa equipa e a grande comunidade astronómica possam explorar totalmente estes quasares.”

A sensibilidade do Webb no infravermelho – incluindo comprimentos de onda do infravermelho médio que só podem ser capturados no espaço – permitirá à equipa observar estes objetos, cuja luz viajou 13 mil milhões de anos até nós, com os seus comprimentos de onda de luz ultravioleta e visível a serem alongados para os infravermelhos. O Webb tem uma sensibilidade e uma resolução espacial incomparáveis, que permitirão revelar estruturas complexas nestes objetos distantes.

A equipa planeia observar e analisar os dados em três níveis: examinar de perto os próprios quasares, estudar as estrelas nas galáxias hospedeiras vizinhas depois de removida a luz dos quasares e classificar as galáxias que estão próximas. “Estes quasares são objetos muito especiais”, explicou Bañados. “É por isso que queremos obter com o Webb a melhor caracterização possível de cada um.”

Aumentando e diminuindo o zoom

Fan, Yang e Bañados não querem perder nenhuma oportunidade: irão usar quase todos os instrumentos disponíveis no Webb para observar estes quasares. Primeiro, irão melhorar as medições da massa de cada buraco negro supermassivo. “A existência destes buracos negros desafia os modelos teóricos”, disse Yang. “Queremos obter medições mais precisas das suas massas para percebermos melhor como se formaram e cresceram tão rapidamente.”

ilustração de imagens simuladas do Webb do quasar e da galáxia à volta do quasar. Com a NIRCam do Webb, os investigadores vão obter imagens de cada alvo, como a imagem simulada que se vê à esquerda. Depois, irão remover a luz do quasar para revelar a galáxia e as suas estrelas, à direita. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Para melhorar a precisão das medições existentes de outros observatórios, irão virar-se para os espectros – dados que detalham as propriedades físicas de um objeto, incluindo a massa e a composição química, fornecidos pelo instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb. Isto irá permitir obter massas de buracos negros mais precisas.

Em seguida, irão concentrar-se em revelar as galáxias por detrás da luz brilhante dos quasares. Com a câmara de infravermelho próximo do Webb (NIRCam), irão obter imagens muito profundas e detalhadas de cada alvo e, em seguida, usar modelos de computador para remover a luz dos quasares. As imagens finais processadas irão dar as primeiras vistas da luz das estrelas nas galáxias hospedeiras. A equipa irá também obter espectros com o instrumento de infravermelho médio do Webb (MIRI). Ninguém pode prever completamente o que irá ser descoberto. Seriam estas galáxias antigas mais compactas? Será que as suas estrelas contêm mais do que hidrogénio e hélio? O Webb irá certamente trazer novidades!

A equipa irá também obter espectros dos quasares e das suas galáxias hospedeiras para perceber como o gás está se está a mover nas galáxias hospedeiras e determinar se os buracos negros supermassivos ativos estão a lançar ventos quentes que aquecem o gás das galáxias. Embora ninguém possa assistir a um ciclo de feedback completo em tempo real (levaria milhões de anos!), é possível, com o NIRSpec, ter uma ideia do que está a acontecer e começar a observar as conexões entre os quasares e as suas galáxias hospedeiras.

Os investigadores irão ainda diminuir o zoom para observar as galáxias próximas destes quasares. As observações de campo alargado e de alta resolução do Webb irão ajudar a equipa a caracterizar as galáxias que estão na vizinhança, usando os instrumentos NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) e NIRCam.

Por fim, os investigadores irão também estudar os ambientes em grande escala à volta dos quasares – as características do gás e da poeira. Como seria o Universo 700 ou 800 milhões de anos após o Big Bang? Este período é conhecido como a Era da Reionização, quando o gás entre as galáxias era em grande parte opaco. O gás só se tornou totalmente transparente após o primeiro milhar de milhão de anos do Universo, permitindo que a luz viajasse com mais facilidade. Com o NIRSpec, a equipa irá medir tudo o que existe entre nós e os quasares. “Sabemos que estes quasares existiam quando o Universo era cerca de 50% neutro”, explicou Bañados. “Estes alvos representam uma era importante do Universo – basicamente, o pico dessa transição. O Webb irá ajudar-nos a perceber melhor este período.”

Fan, Yang e Bañados irão partilhar os benefícios deste programa de observação completo, libertando para a comunidade astronómica os dados e ferramentas, com vista a acelerar a pesquisa global de quasares no Universo primordial. “O Webb irá ajudar-nos a dar o próximo salto quântico na compreensão destes objetos”, disse Fan.

 

Fonte da notícia: NASA

Tradução: Teresa Direitinho

 

Simulated Webb Images of Quasar and Galaxy Surrounding Quasar

Illustration of a quasar in the early universe. Researchers will study the galaxies that surround three bright quasars in detail for the first time with the James Webb Space Telescope. Credits: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Very distant, active supermassive black holes are the brightest beacons in the universe. Known as quasars, these behemoths are surrounded by equally distant galaxies. In recent decades, researchers have gone on a cosmic treasure hunt and identified the three most distant quasars known over the last three years – each more than 13 billion light-years from Earth. Astronomers theorize that it can take billions of years for supermassive black holes and their accompanying galaxies to form. How is it possible that these quasars became so gigantic, with billions of solar masses, in the first 700 million years of the universe? Once you can see past their glare, what do their accompanying galaxies look like? And what do their “neighborhoods” look like?  […] Read the original article at NASA.

Classificação dos leitores
[Total: 0 Média: 0]