Astrônomos usam o VLT para estudar o alinhamento misterioso dos eixos de quasares em estrutura de grande escala

Esta concepção artística mostra esquematicamente os misteriosos alinhamentos entre os eixos de rotação de quasares e as estruturas em larga escala onde residem. Estes alinhamentos ocorrem ao longo de bilhões de anos-luz, sendo os maiores conhecidos no Universo e foram revelados por observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO. A estrutura em larga escala está desenhada em azul e os quasares encontram-se assinalados em branco com os eixos de rotação dos seus buracos negros indicados através de uma linha. Esta imagem é meramente ilustrativa, não apresentando a distribuição real das galáxias e dos quasares. Créditos: ESO/M. Kornmesser

Novas observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO (VLT), no Chile, revelaram alinhamentos nas maiores estruturas descobertas no Universo até hoje. Uma equipe de pesquisa europeia descobriu que os eixos de rotação dos buracos negros centrais supermassivos em uma amostra de quasares encontram-se paralelos entre si ao longo de distâncias de bilhões de anos-luz. A equipe descobriu também que os eixos de rotação destes quasares tendem a alinhar-se com as enormes estruturas da rede cósmica onde residem.

Os quasares são núcleos de galáxias onde existem buracos negros supermassivos muito ativos. Estes buracos negros encontram-se rodeados de discos de matéria em rotação extremamente quente, que é muitas vezes ejetada na direção dos seus eixos de rotação, os jatos polares. Os quasares podem brilhar mais intensamente que todas as estrelas da galáxia onde se encontram.

A equipe liderada por Damien Hutsemékers da Universidade de Liège, na Bélgica utilizou o instrumento FORS, montado no VLT para estudar 93 quasares que se sabia formarem enormes grupos espalhados ao longo de bilhões de anos-luz. Estes quasares remontam a uma era quando o Universo tinha cerca de um terço da sua idade atual.

Hutsemékers comentou:

A primeira coisa estranha em que reparamos foi que alguns dos eixos de rotação dos quasares estavam alinhados uns com os outros, apesar destes quasares se encontrarem separados de bilhões de anos-luz.

A equipe foi mais longe e investigou se estes eixos de rotação estariam de algum modo ligados, não apenas entre si, mas também com a estrutura em larga escala do Universo nessa época.

Quando os astrônomos observaram a distribuição de galáxias em escalas de bilhões de anos-luz, descobriram que estes objetos não se encontram uniformemente distribuídos, mas formam uma rede cósmica de filamentos e nós em torno de enormes vazios onde as galáxias são mais escassas. Este intrigante arranjo de matéria é conhecido por estrutura em larga escala.

Os novos resultados do VLT indicam que os eixos de rotação dos quasares tendem a posicionar-se paralelamente às estruturas de larga escala, nas quais se encontram, ou seja, se os quasares se encontram num filamento comprido, os spins dos seus buracos negros centrais apontarão na direção do filamento. Os pesquisadores estimam que a probabilidade destes alinhamentos serem simplesmente um resultado aleatório é menor que 1%.

Dominique Sluse membro do Argelander-Institut für Astronomie, Bona, Alemanha, e daUniversidade de Liège, afirmou:

A correlação entre a orientação dos quasares e a estrutura a que pertencem é uma importante previsão dos modelos numéricos de evolução do Universo. Estes dados nos fornecem a primeira confirmação observacional deste efeito, em escalas muito maiores do que o que tem sido observado até hoje em galáxias normais.

A equipe não conseguiu observar de forma direta os eixos de rotação ou os jatos dos quasares. Em vez disso, foi medida a polarização da radiação emitida por cada quasar e encontrou-se um sinal polarizado significativo, para 19 deles. A direção desta polarização, combinada com outras informações, pôde ser utilizada para deduzir o ângulo do disco de acreção e consequentemente a direção do eixo de rotação do quasar.

Dominique Sluse concluiu:

O alinhamento nos novos dados, em escalas ainda maiores do que as atuais previsões das simulações, poderá indicar que ainda falta um ingrediente nos nossos modelos do cosmos atuais.

Esta trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Alignment of quasar polarizations with large-scale structures“, assinado por D. Hutsemékers et al., publicado na Astronomy & Astrophysics em 19 de novembro de 2014.