Liderado por Pesquisadores do Observatório Nacional de Atenas

O estudo foi publicado na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Se confirmados, os resultados desafiarão uma ideia fundamental na astronomia que guiou a pesquisa por quase 50 anos.

O Que Faz os Quasares Tão Brilhantes

Os quasares, identificados pela primeira vez na década de 1960, estão entre os objetos mais luminosos conhecidos. Eles brilham intensamente porque são alimentados por buracos negros supermassivos que atraem a matéria ao seu redor. À medida que esse material espirala para dentro sob imensa gravidade, forma uma estrutura rotativa em formato de disco antes de cair no buraco negro.

A fricção dentro desse disco aquece a matéria a temperaturas extremas. Como resultado, ele pode emitir de 100 a 1.000 vezes mais luz do que uma galáxia inteira composta por cerca de 100 bilhões de estrelas. Esse brilho opressivo permite que os quasares ofusquem suas galáxias anfitriãs e sejam visíveis para telescópios em vastas distâncias cósmicas.

Da Luz Ultravioleta a Poderosos Raios-X

O disco luminoso ao redor de um buraco negro produz enormes quantidades de luz ultravioleta. Os cientistas acreditam que essa luz desempenha um papel fundamental na geração dos raios-X ainda mais energéticos emitidos pelos quasares. À medida que os raios ultravioleta viajam para fora, eles passam por nuvens de partículas altamente energizadas localizadas muito perto do buraco negro, uma região conhecida como “corona”.

Quando a luz ultravioleta interage com essas partículas, ela ganha energia e se transforma em intensa radiação de raios-X. Esses raios-X podem então ser detectados por observatórios baseados no espaço.

Um Relacionamento Cósmico de Longa Data em Questão

Por muito tempo, os astrônomos souberam que as emissões de luz ultravioleta e raios-X de quasares estão intimamente ligadas, uma vez que ambas se originam perto do mesmo buraco negro. Normalmente, uma luz ultravioleta mais brilhante está associada a uma saída mais forte de raios-X. Essa relação, identificada há quase cinco décadas, ofereceu pistas críticas sobre as condições físicas próximas aos buracos negros supermassivos.

O novo estudo desafia a suposição de que essa conexão é universal. Essa suposição sugere que a estrutura da matéria ao redor dos buracos negros é essencialmente a mesma em todos os lugares e em todos os momentos do universo.

Em vez disso, os pesquisadores descobriram que, quando o universo era mais jovem (cerca da metade de sua idade atual), a relação entre a luz ultravioleta e os raios-X parecia notavelmente diferente do que os astrônomos veem nos quasares próximos hoje. Isso aponta para mudanças na forma como o disco de acreção e a corona interagem ao longo dos últimos 6,5 bilhões de anos.

“Confirmar uma relação não universal entre raios-X e ultravioleta com o tempo cósmico é bastante surpreendente e desafia nossa compreensão de como os buracos negros supermassivos crescem e emitem radiação”, disse o Dr. Antonis Georgakakis, um dos autores do estudo.

“Testamos o resultado usando diferentes abordagens, mas ele parece ser persistente.”

Como os Pesquisadores Fizeram a Descoberta

Para chegar às suas conclusões, a equipe combinou novas observações de raios-X do telescópio eROSITA com dados arquivados do observatório de raios-X XMM-Newton da Agência Espacial Europeia. Juntos, esses conjuntos de dados permitiram que os cientistas analisassem as emissões de raios-X e ultravioleta de uma amostra extraordinariamente grande de quasares.

A ampla e consistente cobertura do céu proporcionada pelo eROSITA provou ser especialmente importante. Isso permitiu que a equipe examinasse populações de quasares em uma escala que não era possível antes.

Por Que os Resultados São Importantes para a Cosmologia

A ideia de que a relação entre ultravioleta e raios-X em quasares é universal fundamenta alguns métodos que usam quasares como “candeeiros padrão” para mapear a forma do universo e estudar a matéria escura e a energia escura. Os novos resultados sugerem que os cientistas precisam ser cautelosos, pois a suposição de um ambiente de buraco negro imutável ao longo do tempo cósmico pode não se sustentar.

“O avanço fundamental aqui é metodológico”, disse a pesquisadora de pós-doutorado Maria Chira do Observatório Nacional de Atenas, que liderou o estudo.

“O levantamento eROSITA é vasto, mas relativamente raso – muitos quasares são detectados com apenas alguns fótons de raios-X. Ao combinar esses dados em um robusto esquema estatístico bayesiano, conseguimos descobrir tendências subtis que, de outra forma, permaneceriam ocultas.”

O Que Vem a Seguir

As próximas varreduras do céu do eROSITA permitirão que os astrônomos observem quasares ainda mais fracos e distantes. Ao combinar essas futuras observações com as próximas gerações de sondas de raios-X e de múltiplas comprimentos de onda, os pesquisadores esperam determinar se as mudanças observadas refletem uma evolução física real ou são influências pela maneira como os dados foram coletados.

Esses esforços prometem oferecer uma visão mais profunda de como os buracos negros supermassivos alimentam os objetos mais brilhantes do universo e como seu comportamento se transformou ao longo do tempo cósmico.