WISE revela as galáxias mais luminosas do Universo Observável

A ilustração retrata a detentora do recorde atual para a galáxia mais brilhante no universo observável. A galáxia WISE J224607.57-052635.0 está em erupção com luz equivalente a mais de 300 trilhões de sóis. Embora a galáxia seja menor do que a Via Láctea, ela emana 10 mil vezes mais energia. Os cientistas pensam que um buraco negro supermassivo no centro da galáxia empoeirada está trabalhando vigorosamente, consumindo material gasoso em um surto de crescimento colossal. A matéria arrastada na direção do buraco negro se aquece e emite radiação no visível, ultravioleta e luz de raios-X. Os bolsões de poeira da galáxia absorvem essa radiação e esquentam, irradiando ao longo do comprimento de onda do infravermelho. A poeira também bloqueia nossa visão dos comprimentos de onda mais curtos, desde a luz visível, mas deixa os comprimentos de onda mais longos passarem completamente. Isso é semelhante ao que acontece quando a luz solar flui através de nossa atmosfera empoeirada, produzindo um brilhante nascer do sol vermelho. Na verdade, mais de 99% da luz a escapar dessa galáxia empoeirada pertence ao espectro do infravermelho. Como resultado, esta galáxia torna-se muito mais difícil de se ver com telescópios ópticos. Como a luz da galáxia WISE J224607.57-052635.0 viajou 12,5 bilhões anos para chegar até nós, os astrônomos estão vendo esse objeto como era no Universo primordial. Durante essa época, as galáxias teriam sido mais de cinco vezes mais agrupadas do que são agora. Isto é devido à expansão do espaço, ou seja, o espaço em si e as galáxias estão sendo afastados entre si a velocidades cada vez maiores.

Uma galáxia distante que brilha com a luminosidade equivalente a mais de 300 trilhões de sóis foi descoberta usando dados do observatório espacial Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA. WISE J224607.57-052635.0 é a galáxia mais luminosa já encontrada até o momento e pertence a uma nova classe de objetos recentemente descobertos pelo WISE, as Galáxias Extremamente Luminosas em Infravermelho ou ELIRGs (Extremely Luminous InfraRed Galaxies).

Chao-Wei Tsai, membro do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa (JPL), Pasadena, Califórnia, EUA, autor líder de novo artigo publicado em 22 de maio de 2015 no The Astrophysical Journal, afirmou:

Nós estamos olhando para uma fase muito intensa da evolução galáctica. Esta luz deslumbrante pode ser originada a partir do surto de crescimento do buraco negro central da galáxia.

A galáxia mais luminosa no infravermelho

A galáxia brilhante, conhecida como WISE J224607.57-052635.0, supostamente abriga um buraco negro supermassivo no seu ventre empanturrando-se de gás. Buracos negros supermassivos absorvem gás e matéria do disco de acreção, aquecendo o disco a temperaturas extremas de milhões de graus e liberando radiação de alta energia, raios-X, ultravioleta e luz visível. No entanto, essa luz é bloqueada pelo circundante casulo de poeira. À medida que a poeira se aquece pela energética radiação, a matéria excitada emana a radiação infravermelha (calor).

Buracos negros gigantescos são comuns nos núcleos de galáxias, mas encontrar um tão grande assim “tão longe” no cosmos pode ser raro. Considerando que a luz da galáxia que hospeda o buraco negro já viajou 12,5 bilhões anos para chegar até nós, os astrônomos estão vendo o objeto como era no passado distante. Assim, o buraco negro já estava com bilhões de vezes a massa do nosso Sol quando o Universo era tinha ~10% da sua idade atual de 13,8 bilhões de anos.

O novo estudo aponta três razões pelas quais os buracos negros nas galáxias ELIRGs são tão massivos. Primeiro, eles podem ter nascido já grandes. Em outras palavras, as “sementes” (os buracos negros embrionários) podem ser maiores do que se pensava ser possível.

Peter Eisenhardt, cientista do projeto para WISE no JPL e um coautor do artigo indagou:

Como você consegue um elefante? Uma maneira possível é começar por um elefante bebê.

As outras duas explicações envolvem ou quebrar ou modificar o limite teórico de alimentação buraco negro, o chamado de ‘limite de Eddington’.

Quebrar limite?

Quando um buraco negro se alimenta, o gás que espirala em queda se aquece, liberando radiação. A pressão da farta radiação realmente empurra o gás para longe, criando um limite para o quão rápido o buraco negro pode continuamente devorar matéria. Se um buraco negro quebrou esse limite, este poderia, teoricamente, engordar a um ritmo alucinante. Há buracos negros previamente observados quebrando esse limite; no entanto, o buraco negro do estudo teria que repetidamente quebrar o limite para ficar tão massivo.

O giro dos buracos negros e sua taxa de alimentação

Alternativamente, os buracos negros podem só estar distorcendo esse limite. Tsai explicou:

Outra maneira de um buraco negro crescer tanto é quando ele tem acesso a matéria em um frenesi constante, consumindo ‘alimentos’ mais rápido do que normalmente se pensou ser possível. Isso pode acontecer se o buraco negro não está girando tão rápido.

Se um buraco negro gira devagar o suficiente, este não irá repelir tanto assim sua refeição de volta ao espaço. No final, um buraco negro girando lentamente pode devorar mais matéria do que um buraco negro com rotação veloz.

Andrew Blain, membro da Universidade de Leicester, Reino Unido, coautor do rartigo fez uma comparação:

Os buracos negros massivos nas galáxias ELIRGs podem estar se empanturrando de matéria por longos períodos de tempo. É como ganhar um concurso de ingestão de ‘cachorros quentes’ com centenas de milhões de anos de duração.

Mais pesquisas serão necessárias para resolver o enigma das galáxias fantasticamente luminosas. A equipe tem planos visando determinar com maior precisão as massas dos buracos negros centrais. Saber os verdadeiros números desses objetos vai ajudar a revelar a sua história, bem como a de outras galáxias, neste capítulo muito importante e frenético dos nossos cosmos.

WISE encontrou mais dessas galáxias raras em imagens infravermelhas de todo o céu capturadas em 2010. Ao rastrear todo o céu com uma sensibilidade antes nunca usada, o WISE tem sido capaz de capturar espécimes raros cósmicos que de outra forma permaneceriam desconhecidas.

O novo estudo relata um total de 20 novas galáxias ELIRGs, incluindo a galáxia mais luminosa encontrada até o momento. Estas galáxias não foram encontradas mais cedo por causa de sua distância e também porque a poeira cósmica da galáxia transforma sua poderosa luminosidade em uma manifestação incrível de radiação no infravermelho.

Tsai concluiu:

Nós encontramos em um estudo relacionado, também suportado com dados do WISE, que até metade das galáxias mais luminosas só aparecem na radiação do espectro infravermelho.

Concepção artística do telescópio orbital WISE. Crédito da ilustração: NASA (PIA12470)

Sobre o WISE

JPL administra e opera o WISE respondendo a administração da NASA em Washington. O observatório espacial foi colocado em modo de hibernação em 2011, depois de ter examinando o céu inteiro duas vezes, completando assim os seus principais objetivos. Em setembro de 2013, o observatório WISE foi reativado, rebatizado de Neowise e foi atribuída uma nova missão para ajudar os esforços da NASA para identificar potencialmente perigosos objetos próximos da Terra.

Fontes

Phys.org: WISE spacecraft discovers most luminous galxy in universe

NASA: NASA’s WISE Spacecraft Discovers Most Luminous Galaxy in Universe

Artigo Científico

The Most Luminous Galaxies Discovered by WISE

._._.

1410.1751v2-The-Most-Luminous-Galaxies-Discovered-by-WISE