p Os cientistas usaram as pequenas distorções impressas no fundo cósmico de microondas pela gravidade da matéria em todo o universo, gravado pelo satélite Planck da ESA, para descobrir a conexão entre a luminosidade dos quasares - os núcleos brilhantes das galáxias ativas - e a massa dos 'halos' muito maiores de matéria escura em que se encontram. O resultado é uma confirmação importante para nossa compreensão de como as galáxias evoluem ao longo da história cósmica. p A maioria das galáxias do universo é conhecida por hospedar buracos negros supermassivos, com massas de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol, em seus núcleos. A maioria desses monstros cósmicos está 'dormente', com pouca ou nenhuma atividade acontecendo perto deles, mas cerca de um por cento são classificados como 'ativos', acumulando matéria de seus arredores em taxas muito intensas. Este processo de acreção faz com que o material nas proximidades do buraco negro brilhe intensamente em todo o espectro eletromagnético, fazendo essas galáxias ativas, ou quasares, algumas das fontes mais brilhantes do cosmos.

p Embora ainda não esteja claro o que ativa esses buracos negros, ligar e desligar sua fase de acreção intensa, é provável que os quasares desempenhem um papel importante na regulação da evolução das galáxias ao longo da história cósmica. Por esta razão, é crucial entender a relação entre quasares, suas galáxias hospedeiras, e seu ambiente em escalas ainda maiores.

p Em um estudo recente liderado por James Geach, da University of Hertfordshire, REINO UNIDO, os cientistas combinaram os dados da missão Planck da ESA com a maior pesquisa de quasares disponível até hoje para lançar luz sobre este tópico fascinante.

p De acordo com o principal cenário de formação de estruturas no universo, galáxias tomam forma fora da matéria comum nos nós mais densos da teia cósmica - uma rede filamentar, composta principalmente de matéria escura invisível, que permeia o cosmos. Por sua vez, a distribuição complexa da matéria comum e escura se origina de pequenas flutuações no universo primordial, que deixam uma impressão no fundo cósmico de microondas (CMB), a luz mais antiga da história do universo.

p O satélite Planck escaneou o céu entre 2009 e 2013 para criar o mapa mais preciso de todo o céu do CMB, permitindo que os cientistas refinem nosso conhecimento da época, expansão, história, e conteúdos do universo em níveis de precisão sem precedentes.

p E tem mais:conforme previsto pela teoria geral da relatividade de Albert Einstein, objetos massivos dobram o tecido do espaço-tempo em torno deles, distorcendo o caminho de tudo - até mesmo da luz - que passa nas proximidades. Este fenômeno, conhecido como lente gravitacional, afeta também as medições de Planck do CMB, que carregam uma impressão da distribuição em grande escala da matéria que a luz cósmica mais antiga encontrou ao longo de seu caminho até o satélite.

p "Nós sabemos que as galáxias se formam e evoluem dentro de um 'andaime' invisível de matéria escura que não podemos observar diretamente, mas podemos explorar as distorções das lentes gravitacionais impressas no fundo de microondas cósmico para aprender sobre as estruturas de matéria escura ao redor das galáxias, "diz James Geach.

p As distorções de lente gravitacional do CMB são pequenas, reorganizando a imagem do céu CMB em escalas de cerca de 10 minutos de arco - equivalente a apenas um terço do diâmetro da Lua cheia. Mas muitas pequenas deflexões do céu podem ser combinadas, com a ajuda de métodos estatísticos, para obter um sinal mais forte, acumulando os dados reunidos em torno de muitos quasares.

p Em sua pesquisa, Geach e colegas analisaram o mais recente mapa de lentes gravitacionais obtido pela equipe do Planck, tornado público como parte do Planck Legacy Release em 2018, em combinação com 200 000 quasares retirados da maior amostra já compilada, os mais de meio milhão de quasares que compõem o Data Release 14 do catálogo de quasares do Sloan Digital Sky Survey.

p "Ao combinar os dados do Planck com uma amostra tão grande de quasares, poderíamos medir a massa dos halos de matéria escura em que as galáxias hospedeiras do quasar estão embutidas, e investigar como isso varia para quasares de luminosidade diferente, "diz Geach.

p A análise sugere que quanto mais luminoso é um quasar, quanto mais massivo for seu halo de matéria escura.

p "Esta é uma evidência convincente de que existe uma correlação entre a luminosidade de um quasar, energia que é liberada nas imediações de um buraco negro supermassivo - uma região que abrange talvez alguns dias-luz - e a massa do halo de matéria escura e ambiente circundante, que se estende por dezenas de milhões de anos-luz ao redor do quasar, "Geach explica.

p "Estamos usando o fundo de microondas cósmico como uma espécie de 'luz de fundo' para o universo. Essa luz de fundo foi gravitacionalmente gravada pela matéria do primeiro plano, e assim, correlacionando galáxias com o mapa de lentes de Planck, temos uma nova maneira de estudar galáxias e sua evolução. "

p A descoberta apóia modelos teóricos de formação de quasar, que prevêem uma correlação entre a luminosidade do quasar e a massa do halo, em particular para os quasares mais luminosos, onde os buracos negros estão acumulando matéria perto da taxa máxima.

p O estudo se concentrou em quasares distantes que são observados como eram quando o universo tinha cerca de quatro bilhões de anos - cerca de um terço de sua idade atual de quase 14 bilhões de anos. Isso está perto do pico de crescimento de buracos negros supermassivos. Em combinação com pesquisas mais profundas de quasares no futuro, os dados do Planck podem permitir aos cientistas empurrar essas investigações para tempos ainda mais antigos da história cósmica, até a época em que os primeiros quasares se formaram.

p "Este resultado mostra o poder das medições de lentes gravitacionais de Planck, que nos possibilitam medir as estruturas invisíveis da matéria escura em que as galáxias se formam e evoluem, "diz Jan Tauber, Cientista do projeto Planck na ESA.

p "O legado de Planck é bastante surpreendente, com dados que estão sendo usados ​​para uma gama muito mais ampla de aplicações científicas do que o originalmente concebido. "

p "A massa do halo de quasares opticamente luminosos em z ~ 1-2 medido via deflexão gravitacional do fundo cósmico de microondas" por J. E. Geach et al. é publicado em The Astrophysical Journal , Volume 874, Número 1.