Euclid revela os quasares mais antigos já vistos, desafiando teorias sobre o universo primordial

O telescópio espacial Euclid, parte da Agência Espacial Europeia (ESA), detectou os dois quasares mais remotos já identificados. Esses objetos estavam ativos quando o cosmos contava com apenas 670 milhões de anos, o que representa aproximadamente 5% de sua existência total.

Embora o termo possa soar incomum, um quasar não representa uma categoria distinta de estrela ou planeta. Na verdade, ele é uma galáxia que se encontra em uma etapa bem particular de sua evolução. No núcleo dessas galáxias reside um buraco negro supermassivo, que expande sua massa de forma acelerada ao consumir vastas quantidades de gás e poeira.

A luminosidade observada pelo Euclid não se origina do próprio buraco negro, mas sim desses materiais gasosos. Previamente à sua absorção, o gás orbita em torno do buraco negro a uma velocidade altíssima, criando um disco de acreção com temperaturas extremas.

O intenso atrito eleva a temperatura desse material a milhões de graus, resultando na emissão de uma vasta quantidade de energia. Essa área específica, e não o buraco negro em si, é a responsável pela intensa radiação que caracteriza um quasar.

O que o brilho extremo desses quasares revela sobre a formação de buracos negros

Em certas circunstâncias, esse centro luminoso pode superar em brilho centenas ou mesmo milhares de vezes a luz combinada de todas as estrelas da galáxia. Os dois quasares recentemente revelados pelo Euclid apresentavam tal intensidade que cada um gerava uma quantidade de energia equivalente a aproximadamente um trilhão de sóis.

A revelação, detalhada na revista Astronomy & Astrophysics, vai além da mera intensidade luminosa desses corpos celestes. Ela tem o potencial de esclarecer uma das questões mais intrigantes da astronomia moderna: a rápida formação de buracos negros supermassivos em um estágio tão inicial da história cósmica.

Atualmente, a comunidade científica reconhece que quase toda galáxia contém um buraco negro supermassivo em sua região central. O existente na Via Láctea, por exemplo, alcança uma massa aproximadamente quatro milhões de vezes maior que a do Sol. Em outras formações galácticas, esses buracos negros podem ser até bilhões de vezes mais massivos.

A questão central é que esses colossos não se formam de imediato. Seu crescimento ocorre de maneira gradual, através da acumulação de gás, estrelas e, inclusive, de outros buracos negros ao longo de sua existência. Conforme as teorias cosmológicas atuais, esse processo de expansão demandaria um período consideravelmente longo.

É exatamente neste ponto que se estabelece o enigma. Os quasares recém-descobertos evidenciam a presença de buracos negros de proporções colossais em um período extremamente inicial do universo. Meros 670 milhões de anos depois do Big Bang, esses objetos já haviam acumulado massa suficiente para sustentar alguns dos corpos mais luminosos do cosmo. Para diversos astrônomos, tal lapso temporal é insuficiente para justificar seu desenvolvimento pelos paradigmas vigentes.

Como o telescópio Euclid superou desafios para observar o universo mais distante

A detecção desses quasares não se configura como uma empreitada trivial. Eles se encontram a uma distância superior a 13 bilhões de anos-luz do nosso planeta, o que implica que sua luz viajou por mais de 13 bilhões de anos para nos alcançar. Por essa razão, ao estudá-los, nos referimos a esses quasares no passado, uma vez que estamos observando seu estado pouco tempo após a origem do universo.

Adicionalmente à vasta distância, há um impedimento extra. Ao longo dessa trajetória estendida, a própria expansão do universo provoca um “esticamento” da luz emitida pelos quasares. Consequentemente, em vez de ser predominantemente percebida na faixa visível, ela se manifesta no espectro infravermelho, caracterizado por um comprimento de onda mais longo e invisível à visão humana.

Em virtude disso, telescópios convencionais enfrentam desafios na detecção desses corpos. Uma parcela significativa deles permanece indetectável para equipamentos que focam exclusivamente na captação da luz visível.

O Euclid foi concebido especificamente para transpor essa barreira. Lançado em 2023, o observatório dispõe de instrumentos aptos a captar tanto a luz visível quanto o infravermelho próximo. Essa dualidade instrumental possibilita a identificação de objetos consideravelmente mais tênues e distantes do que os revelados por extensos levantamentos terrestres.

Euclid dobra o número de quasares antigos conhecidos e revela o alvorecer do universo

Até recentemente, os astrônomos estavam restritos à identificação dos quasares de maior luminosidade no universo inicial. Tal cenário assemelhava-se a uma tentativa de compreender uma floresta observando exclusivamente as árvores de maior porte, enquanto a vasta maioria permanecia virtualmente oculta.

“O Euclid representa um verdadeiro divisor de águas”, declarou Daming Yang, astrônomo da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, e principal responsável pelo estudo, em nota oficial.

Os dados obtidos demonstram essa afirmação com nitidez. Em meros doze meses de observação, o telescópio catalogou 31 quasares que estavam presentes quando o cosmos possuía menos de 770 milhões de anos. Anteriormente a esta pesquisa, a comunidade científica tinha conhecimento de pouco mais de dez objetos dessa mesma era.

“Essa nova descoberta mais do que duplica o inventário de quasares de grande antiguidade que havíamos identificado”, pontuou Antonio La Marca, pesquisador da ESA e membro da equipe do Euclid, em outro comunicado. Ele complementou: “O time do Euclid executou, pela primeira vez, um autêntico ‘censo’ de quasares na aurora do universo. Isso representa um avanço significativo para a compreensão fundamental desses objetos tão cativantes.”

Os cientistas envolvidos na pesquisa antecipam que este é apenas o princípio de novas descobertas.

Os 31 quasares foram localizados utilizando apenas os dezoito primeiros meses de observações do telescópio e uma fração dos dados que o Euclid está programado para coletar durante sua missão de seis anos. Ao término desse período, o observatório terá mapeado mais de um terço do firmamento. A projeção é que centenas de outros quasares igualmente arcaicos sejam descobertos e, possivelmente, objetos ainda mais próximos do Big Bang. Cada nova revelação contribuirá para a reconstituição de um capítulo da história do universo que, até agora, é pouco compreendido.