Quasares que desaparecem misteriosamente estão a assombrar os astrónomos

M. Kornmesser / ESO

Os astrónomos estão intrigados com quasares que, aparentemente, mudam de aparência. Já foram vistos várias vezes, mas ainda não há explicação.

O primeiro destes fenómenos foi descoberto pela astrónoma Stephanie LaMassa, que comparou duas imagens do mesmo objeto, mas com dez anos de diferença – e elas não pareciam nada iguais.

A primeira, capturada em 2000, assemelhava-se a um quasar clássico: um objeto extremamente brilhante e distante, alimentado por um buraco negro supermassivo e voraz no centro de uma galáxia. Era azul, com amplos picos de luz.

Mas a segunda imagem, de 2010, tinha apenas um décimo do seu brilho anterior e não exibia os mesmos picos. Noutras palavras, o quasar parecia ter desaparecido, deixando apenas a galáxia de fundo.

Isto deveria ser impossível, uma vez que, embora os quasares façam transições entre galáxias, o processo deve levar pelo menos 10 mil anos.

O estudo do fenómeno não foi fácil, dado que as investigações tendem a não voltar a observar os mesmos objetos que já estudaram no passado. Ainda assim, uma equipa de investigadores conseguiu analisar dados arquivados e descobriu que 50 a 100 “quasares que mudam de aparência”.

Alguns fizeram a transição ainda mais rápido que o primeiro exemplo: no espaço de um mês ou dois. Outros, depois de desaparecerem, reapareceram novamente.

Inicialmente, os astrónomos contemplaram a possibilidade de não serem mesmo os quasares que se alteravam. Poderiam ser, por exemplo, enormes nuvens de poeira que passavam em frente ao quasar, momentaneamente bloqueando a luz.

Um modelo teórico indicou que apenas uma situação excessivamente complexa com múltiplas nuvens poderia reproduzir estas observações. Para começar, qualquer mudança teria demorado muito mais do que alguns anos. Parecia muito improvável.

Outros perguntaram-se mesmo se estes objetos eram quasares. Talvez fossem estrelas a passar muito perto de um buraco negro ou então supernovas poderosas. O problema é que tal luz desvaneceria-se de uma forma específica, fenómeno que os astrónomos não viram.

Disco de acreção pode ser a resposta

No ano passado, observações sugeriram que a resposta pode estar no disco de acreção dos quasares – um remoinho de matéria quente que circunda o buraco negro e dá-lhes a luminosidade ofuscante.

Zhenfeng Sheng, astrónomo da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, examinou múltiplos quasares com aparência variável, tanto a luz visível como a infravermelha. Estes comprimentos de onda permitiram que os investigadores visualizassem não apenas o disco de acreção de cada quasar, mas também o “toro” – o anel de nuvens de poeira que envolve o disco.

O disco de acreção brilhante envia luz visível para o toro escuro, onde é absorvida e reemitida como luz infravermelha. Devido a isso, qualquer alteração no disco será posteriormente refletida no toro.

Como ocorreu noutros estudos, os astrónomos viram o tal eco, permitindo-lhes concluir que deve ser um sinal de uma mudança na quantidade de material que flui através do disco de acreção. Os resultados foram publicados no arXiv em setembro de 2017.

Múltiplas possibilidades para resolver o mistério

Uma maneira de entender o fenómeno é dividir o disco de acreção em duas partes separadas: uma região interna clara que ilumina uma região externa opaca. Se um buraco negro consumir a região interna, o disco externo ficará escuro, pois o seu farol brilhante desaparecerá.

Mas também é possível que o próprio disco de acreção mude de forma. Este ano, estudos em dois quasares diferentes encontraram evidências para apoiar esta teoria. Em cada um, as cores azul e ultravioleta diminuíram primeiro, seguidas pelo verde e finalmente pelo vermelho. Essa sequência flui das cores de maior energia para as de menor energia. Assemelha-se, assim, a alterações que se propagam do disco interno para o disco externo.

“Algo está a fazer com que o disco de acreção diminua de dentro para fora”, disse Barry McKernan, astrofísico do Museu Americano de História Natural.

Como as cores não desaparecem completamente, os astrónomos suspeitam que o disco de acreção interno não tenha sido completamente engolido pelo buraco negro. Em vez disso, o culpado poderia ser uma “frente fria” vinda do buraco.

A velocidade da diminuição do brilho pode revelar pistas sobre a estrutura do disco. Se o disco for viscoso e turbulento, é fácil enviar informações pelo meio dele. McKernan argumenta que o disco deve ser viscoso e inflamado, antes de se transformar num disco fino.

Mas uma segunda hipótese sugere o oposto: o disco de acreção começa a ficar fino antes de inchar. Isso é precisamente o que os astrónomos acham que ocorre quando buracos negros com massa estelares ficam inativos. Quando estão a acumular muita massa no buraco, o disco de acréscimo é bastante fino e luminoso. Mas quando a taxa de crescimento cai, o disco incha para uma estrutura quase esférica que luta para emitir luz.

Apesar de todas estas hipóteses, os astrónomos ainda não sabem dizer com certeza que mecanismo é responsável pelo fenómeno. Outros fatores – campos magnéticos, por exemplo – poderão desempenhar um papel crucial que ainda não entendemos.