O que são quasares?

Os quasares são um tipo de núcleo galáctico ativo (ou AGN). Mas, afinal, o que exatamente é um quasar? O que é um AGN?
Início

A história dos quasares começa com um paralelo do surgimento da radioastronomia, na década de 1950. Nessa época, a radioastronomia estava crescendo e se desenvolvendo. À medida que a tecnologia evoluia, os astrônomos começaram a captar sinais de rádio de fontes misteriosas. Algumas dessas fontes constataram ser de estrelas e galáxias já conhecidas, mas outras fontes eram de pontos não identificados no céu.

Uma dessas fontes foi chamada de “3C 273”, e mal sabiam que esse pequeno pontinho iria ser uma das maiores descobertas da astronomia moderna.

O sinal de 3C 273

Quasar 3C 273 em luz visível
Imagem de 3C 273 em luz visível. Imagem: ESA/Hubble & NASA.

No início da década de 1960, um time de astrônomos liderado por Maarten Schmidt, apontou o Telescópio Hale, na Califórnia, para a posição de 3C 273 para investigar como essa fonte de rádio se pareceria quando vista por um telescópio óptico convencional. Para a surpresa de todos, esse objeto se parecia com uma simples estrela branco-azulada. Mas ao realizar a espectrometria desse objeto (ou seja, medir sua luz), viu-se que era completamente diferente de uma estrela.

Em 1963, Schmidt percebeu que esse espectro incomum devia-se ao fato de estar se movendo a velocidades incrivelmente altas, em frações consideráveis da velocidade da luz, causando um enorme desvio para o vermelho. Isso significava que o objeto estaria a bilhões de anos-luz de nós, e mesmo assim, era extremamente brilhante quando visto da Terra. Esse objeto de aparência quase estelar foi chamada de quasar (do inglês, quasi-stellar radio source).

Comparação de uma estrela e um quasar no espectro visível
Em uma pesquisa que publiquei sobre espectros, comparando uma foto de estrela com uma foto de um quasar. Você sabe dizer qual é qual? A esquerda: uma estrela variável na nossa galáxia. A direita: um quasar localizado a 26 bilhões de anos-luz da Terra. Imagem: Hosti e Cararo (2023).

Mas o que exatamente eram os quasares ainda permanecia um mistério. Eram pontos extremamente distantes, se movendo a velocidades absurdamente altas. Tinham aparência de estrelas no óptico e, apesar de pontuais, emitiam uma quantidade imensa de energia — mais do que uma galáxia inteira. Os quasares não são apenas luminosos, mas também variáveis. Seu brilho pode mudar em intervalos de tempo curtos, às vezes apenas alguns dias. Isto sugere que a região emissora é muito compacta, caso contrário a luz demoraria mais para variar.

Espectro de um quasar
Espectro da luz do quasar de NGC 1068 mostrando grandes picos de emissões extremamente brilhantes e incomuns que não poderiam vir de uma estrela. Imagem: Pirzkal et al. (2001).

Núcleos galácticos ativos (AGN)

A solução para este enigma veio com a constatação de que os quasares são alimentados por buracos negros supermassivos nos centros de galáxias. À medida que o material espirala para dentro destes buracos negros, ele aquece e emite grandes quantidades de radiação em todo o espectro electromagnético, desde o rádio até aos raios X. Este processo, que ocorre no disco de acreção em torno do buraco negro, permite que os quasares brilhem intensamente.

Centaurus A, um núcleo galáctico ativo (AGN)
Centaurus A, classificada como uma radiogaláxia, contém um AGN (núcleo galáctico ativo). Imagem: ESO/WFI; MPIfR/ESO/APEX; NASA/CXC/CfA.

Com o tempo, mais e mais galáxias luminosas foram descobertas. À medida que mais dados foram recolhidos, os astrônomos começaram a montar uma imagem mais ampla. Algumas galáxias tinham fortes emissões de rádio (radiogaláxias), mas pareciam diferentes dos quasares clássicos. Outros tinham núcleos semelhantes a quasares obscurecidos por poeira e gás. Essas galáxias, além de ter suas emissões proveniente das estrelas que a compõem, emitem grandes picos de origem não térmica, ou seja, cuja fonte não são estrelas, mas de um núcleo galáctico ativo (também abreviado como AGN).

De acordo com este modelo, todos estes objetos (incluindo quasares, galáxias Seyfert e radiogaláxias) são essencialmente o mesmo tipo de fenômeno, um AGN, apenas observados de ângulos diferentes ou sob condições diferentes. Um buraco negro supermassivo rodeado por um disco de acreção está no centro dessa galáxia e, dependendo do ângulo de visão e da presença ou ausência de gás e poeira circundante, vemos diferentes manifestações deste buraco negro.

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HOSTI, B. P. O que são quasares?. Espaço-Tempo, 2023. Disponível em: https://www.espacotempo.com.br/o-que-sao-quasares. Acesso em: 24 abr. 2024.

Brunno Pleffken Hosti

Professor. Graduado em Física pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Extensão em Astrofísica pelo IAG/USP e pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Pesquisador nas áreas de astrofísica observacional e espectroscopia.