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VLT deteta inesperados halos de gás à volta de quasares distantes
2016 outubro 26

Mosaico com uma seleção de alguns dos 19 quasares observados com o MUSE. Crédito: ESO/Borisova et al.O instrumento MUSE. Crédito: ESOO investigador do IA Jarle Brinchmann
Uma equipa internacional1, que inclui o investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA2) Jarle Brinchmann (IA & Universidade do Porto), descobriu nuvens de gás à volta de quasares3 distantes. Este novo rastreio, tornado possível pelo poder sem precedentes do instrumento MUSE4, no VLT (ESO), aponta para que estes halos à volta dos quasares sejam muito mais comuns do que era esperado, com propriedades que estão em profundo desacordo com as atuais teorias de formação de galáxias no Universo primordial.
O MUSE, montado no Observatório do Paranal (Chile), foi usado para observar 19 quasares, selecionados entre os mais brilhantes. Em rastreios anteriores, apenas 10% destes apresentavam halos de gás (também designado “meio intergaláctico”) à sua volta.
Este estudo5 revelou que todos os quasares observados têm enormes halos em seu redor, que se estendem até 300 mil anos-luz do seu centro, quando estatisticamente era esperado que apenas 2 dos 19 os tivessem. A equipa ainda está a determinar se isto se deveu apenas ao aumento do poder de observação do MUSE quando comparado com instrumentos anteriores, ou até se há algo peculiar com a amostra escolhida.
Para Jarle Brinchmann, que é também professor na Universidade de Leiden: “O MUSE está a abrir novos caminhos para a Astronomia, ao permitir o estudo do gás ténue à volta de galáxias distantes. Este gás é iluminado pelas próprias galáxias, mas só quando o gás é relativamente frio é que o conseguimos observar. O que foi surpreendente foi encontrar este gás em volta de todos os quasares que observámos.”
Os 19 recém-detetados halos gasosos são relativamente frios, com temperaturas a rondar os 10 mil graus Celsius, o que está em profundo desacordo com os atuais modelos de estrutura e formação de galáxias, que sugerem que gás tão próximo de galáxias deveria atingir vários milhões de graus.
O objetivo inicial deste rastreio era a análise da componente gasosa do Universo a larga escala, estruturas filamentares conhecidas por rede cósmica6, composta por gás primordial (essencialmente hidrogénio e hélio) e matéria escura7. A componente gasosa é extremamente difícil de detetar, mas como os quasares são nodos brilhantes na rede cósmica, o gás em redor destes fornece uma oportunidade única de estudo.

NOTAS:
  1. A equipa é composta Elena Borisova, Sebastiano Cantalupo, Simon J. Lilly, Raffaella A. Marino, Sofia G. Gallego e C Marcella Carollo (Instituto de Astronomia, ETH Zurich, Suíça), Roland Bacon, Jeremy Blaizot, Johan Richard e Anne Verhamme (Universidade de Lyon, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, França), Nicolas Bouché e Hayley Finley (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, França), Jarle Brinchmann (Observatório de Leiden, Holanda; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal), Joseph Caruana (Departamento de Física, Instituto de Ciências do Espaço & Astronomia, Universidade de Malta, Malta), Edmund C. Herenz, Tanya Urrutia e Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Alemanha), Joop Schaye e Lorrie A. Straka (Observatório de Leiden, Holanda), Monica L. Turner (MIT-Kavli Center for Astrophysics and Space Research, Massachusetts Institute of Technology, EUA).
  2. O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a maior unidade de investigação na área das Ciências do Espaço em Portugal, integrando investigadores da Universidade do Porto e da Universidade de Lisboa, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. Foi avaliado como “Excelente” na última avaliação que a Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) encomendou à European Science Foundation (ESF). A atividade do IA é financiada por fundos nacionais e internacionais, incluindo pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (UID/FIS/04434/2013), POPH/FSE e FEDER através do COMPETE 2020.
  3. Os Quasares (do inglês “quasi-stellar radio sources”) são núcleos ativos de galáxias muito distantes, que albergam buracos negros supermassivos no seu centro, que consomem material como estrelas e gás a taxas extremamente elevadas. Isto faz com que o núcleo emita enormes quantidades de radiação, o que torna os quasares nos objetos mais brilhantes do Universo.
  4. O MUSE é um espectrógrafo de campo integral que combina capacidades espectroscópicas e de imagem. Consegue observar grandes objetos astronómicos numa única observação e medir a intensidade da radiação em função da cor, ou comprimento de onda, para cada píxel.
  5. O artigo “Ubiquitous giant Lyα nebulae around the brightest quasars at z ~ 3.5 revealed with MUSE” foi publicado hoje na revista The Astrophysical Journal.
  6. A rede cósmica é a estrutura do Universo a larga escala. É composta por filamentos finos de material primordial (essencialmente hidrogénio e hélio gasosos) e matéria escura, que ligam as galáxias e atravessam os espaços vazios entre elas. O material nesta rede pode viajar ao longo dos filamentos até às galáxias, induzindo o seu crescimento e evolução. 7. A matéria escura é um tipo de matéria que não emite nem absorve radiação em qualquer parte do espetro eletromagnético. Apesar de não poder ser detetada diretamente por telescópios, a sua gravidade provoca efeitos detetáveis na matéria visível. A matéria escura deverá constituir cerca de 23% de tudo o que compõe o Universo, enquanto a matéria “normal” corresponde a apenas 4%.
  7. A matéria escura é um tipo de matéria que não emite nem absorve radiação em qualquer parte do espetro eletromagnético. Apesar de não poder ser detetada diretamente por telescópios, a sua
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