p Buracos negros supermassivos, que provavelmente residem no centro de praticamente todas as galáxias, são inimaginavelmente densos, regiões compactas do espaço das quais nada - nem mesmo a luz - pode escapar. Como um buraco negro, pesando milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol, devora material, ele é cercado por um disco giratório de gás. Quando o gás deste disco cai em direção ao buraco negro, ele libera uma quantidade enorme de energia. Esta energia cria um núcleo galáctico brilhante e poderoso chamado quasar, cuja luz pode ofuscar muito sua galáxia hospedeira. p Os astrônomos acreditam amplamente que a energia dos quasares é responsável por limitar o crescimento de galáxias massivas. Pouco depois do lançamento do Telescópio Espacial James Webb da NASA, os cientistas planejam estudar o efeito de três quasares cuidadosamente selecionados em suas galáxias hospedeiras em um programa chamado Q3D.

p Um buraco negro supermassivo é muito pequeno em comparação com sua galáxia hospedeira - é o equivalente a um centavo em relação ao tamanho da Lua inteira. Ainda, buracos negros supermassivos têm uma influência imensa nas galáxias que habitam.

p "Objetos fisicamente muito pequenos, buracos negros supermassivos parecem ter um enorme impacto na evolução das galáxias e, eventualmente, na forma como o nosso universo se parece hoje, "disse o investigador principal do Q3D, Dominika Wylezalek, um líder de grupo de pesquisa na Universidade de Heidelberg, na Alemanha.

p Duas décadas atrás, os cientistas levantaram a hipótese do papel crítico dos quasares na limitação do crescimento da galáxia, mas evidências observacionais específicas têm sido surpreendentemente difíceis de encontrar. Os cientistas acreditam que os ventos torrenciais de um quasar expelem o equivalente a centenas de massas solares de material a cada ano. À medida que os ventos do quasar varrem o disco da galáxia, material que de outra forma teria formado novas estrelas é violentamente levado para longe da galáxia, fazendo cessar o nascimento de estrelas. Mas observar o poder e o alcance dos quasares em suas galáxias hospedeiras continua sendo um grande problema não resolvido na astrofísica moderna. O telescópio Webb pode mudar isso.

p Analisando Dados em 3-D

p Além de sua sensibilidade requintada, resolução e visão infravermelha, Os recursos de Webb incluem espectroscopia de imagem tridimensional exclusiva. Esta técnica especial de observação permite que a equipe obtenha medições detalhadas da luz para cada pixel do campo de visão. Ele reúne muitas imagens em comprimentos de onda ligeiramente diferentes. Isso permite aos cientistas mapear espacialmente os movimentos do gás dentro da galáxia. A técnica vai revolucionar a compreensão da relação entre os buracos negros supermassivos e suas galáxias hospedeiras, permitindo que os cientistas investiguem as estrelas, gás e poeira em galáxias próximas e distantes.

p "A espectroscopia de imagem é importante para nós porque os ventos nesses quasares distantes não são necessariamente simétricos, "explicou o co-investigador principal Sylvain Veilleux, professor de astronomia da Universidade de Maryland, College Park. "Então, é necessário um espectro em cada posição para determinar qual é sua geometria e ser capaz de extrair informações importantes desses ventos e do impacto que eles têm em suas galáxias hospedeiras. "

p Estudando três quasares e seus hospedeiros

p A equipe do Q3D estudará três quasares brilhantes para medir a atividade que vem da agregação de material em buracos negros supermassivos, e como as galáxias hospedeiras são afetadas por essa atividade. A equipe escolheu os três quasares por razões científicas, mas também para testar e avaliar as capacidades do Webb. Os objetos intencionalmente abrangem uma faixa muito ampla de distância da Terra, de relativamente próximo a muito longe. Eles também estão entre os quasares mais luminosos em suas respectivas distâncias e são conhecidos por terem fluxos de saída de material.

p Fluxos de quasares poderosos parecem impedir que o gás de uma galáxia forme novas estrelas e aumente o crescimento da galáxia. Os cientistas acreditam que essa conexão quasar-galáxia é crucial para determinar como as galáxias evoluem desde o início do universo até os dias de hoje. É especialmente importante para galáxias algumas vezes maiores do que a Via Láctea, porque os hospedeiros de quasar são geralmente galáxias mais massivas.

p Vendo além da luz brilhante

p Quasares são muito brilhantes em comparação com o material ao seu redor, portanto, a equipe está desenvolvendo ferramentas de software especiais que permitem estudar os fenômenos. Quando os quasares foram descobertos na década de 1950, eram fontes de rádio brilhantes que pareciam estrelas em placas fotográficas, portanto, eram chamados de "fontes de rádio quase estelares". Eventualmente, astrônomos aprenderam que os quasares estavam na verdade dentro das galáxias, mas eles eram tão brilhantes que ofuscavam suas galáxias hospedeiras.

p "Estamos interessados ​​no próprio quasar - o brilhante, coisa parecida com uma estrela no meio - mas também estamos interessados ​​na galáxia hospedeira mais fraca. E não apenas a galáxia hospedeira, mas a saída ainda mais fraca do hospedeiro. Este é o gás que não está circulando em torno do quasar, ou o centro da galáxia, mas, em vez disso, está fluindo para fora. Para ver essa coisa realmente tênue atrás do quasar, temos que remover a luz do quasar. Essa é uma coisa única que o software fará ", disse o co-investigador David Rupke, professor associado de física no Rhodes College em Memphis, Tennessee. Rupke está liderando o esforço de escrever o software para analisar os dados do Q3D.

p Preparando o caminho para estudos futuros da Webb

p O estudo Q3D faz parte do programa de ciência de liberação antecipada discricionária do diretor, que fornece dados públicos para toda a comunidade científica no início da missão do telescópio. Este programa permite que a comunidade astronômica aprenda rapidamente a melhor forma de usar os recursos de Webb, ao mesmo tempo que produz uma ciência robusta.

p “Do ponto de vista técnico, com nossas observações, estamos testando modos diferentes, filtros e combinações, "explicou Wylezalek." Será muito útil para a comunidade científica ver o desempenho nesses diferentes modos. Cientificamente, estamos sondando quasares em diferentes luminosidades e tempos cósmicos para informar a comunidade sobre o desempenho de Webb ao avaliar diferentes questões científicas. "

p O software Q3D não será útil apenas para usuários observando quasares, mas para qualquer um observando o brilho, como ponto, fontes centrais sobre fontes mais fracas. Essas observações podem incluir aglomerados de super estrelas, supernovas, eventos de interrupção das marés, ou rajadas de raios gama.

p O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhe além, para mundos distantes ao redor de outras estrelas, e sondar as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e Agência Espacial Canadiana.