Em 1929, Edwin Hubble publicou observações de que as distâncias e velocidades das galáxias são correlacionadas, com as distâncias determinadas usando suas estrelas cefeidas. A astrônoma de Harvard, Henrietta Swan Leavitt, descobriu que uma estrela Cefeida varia periodicamente com um período relacionado à sua luminosidade intrínseca. Ela calibrou o efeito, e quando Hubble comparou aqueles valores calculados com suas luminosidades observadas, ele foi capaz de determinar suas distâncias. Mas mesmo hoje, apenas estrelas Cefeidas em galáxias relativamente próximas podem ser estudadas desta forma, visto a distâncias muito maiores.
Comparando o brilho observado de um SN com seu brilho intrínseco, com base em sua classificação, os astrônomos são capazes de determinar sua distância; comparar isso com a velocidade da galáxia hospedeira (seu desvio para o vermelho, medido espectroscopicamente) resulta na “relação de Hubble” relacionando a velocidade da galáxia com sua distância. As supernovas mais confiáveis para esse propósito, por causa de sua uniformidade cósmica, são as chamadas supernovas do “Tipo Ia”, que são consideradas “velas padrão”, todas com o mesmo brilho intrínseco. No entanto, mesmo SN torna-se mais difícil de estudar desta forma, visto que ficam mais distantes; até agora, o SN Tipo Ia mais distante com uma determinação confiável de velocidade data de uma época de cerca de 3 bilhões de anos após o big bang.
Os astrônomos do CfA Susanna Bisogni, Francesca Civano, Martin Elvis e Pepi Fabbiano e seus colegas propõem o uso de quasares como uma nova vela padrão. Os quasares mais distantes conhecidos foram identificados desde uma era apenas cerca de setecentos milhões de anos após o big bang, ampliando dramaticamente a faixa de redshifts de vela padrão. Outra vantagem dos quasares é que centenas de milhares deles foram descobertos nos últimos anos. Não menos importante, os processos físicos em quasares são diferentes daqueles em SN, fornecendo medidas completamente independentes de parâmetros cosmológicos.
O novo esquema proposto pelos astrônomos se baseia na descoberta de que os raios X e a emissão ultravioleta nos quasares estão estreitamente correlacionados. No coração de um quasar está um buraco negro supermassivo cercado por um disco muito quente de material de acreção que emite no ultravioleta. O disco, por sua vez, é cercado por gás quente com elétrons se movendo a velocidades próximas à da luz e, quando os fótons ultravioleta encontram esses elétrons, sua energia é impulsionada para os raios-X. A equipe, com base em seus métodos anteriores, analisou medições de raios-X de 2.332 quasares distantes no novo catálogo de fontes Chandra e os comparou com os resultados ultravioleta do Sloan Digital Sky Survey. Eles descobriram que a estreita correlação já conhecida entre a luminosidade ultravioleta e os raios-X de quasares locais continua em quasares distantes, mais de 85% da idade do Universo, tornando-se ainda mais forte em épocas anteriores. A implicação é que essas duas quantidades podem determinar a distância de cada quasar, e essas distâncias podem então ser usadas para testar modelos cosmológicos. Se os resultados forem confirmados, eles fornecerão aos astrônomos uma nova ferramenta dramática para medir as propriedades do universo em evolução.
Publicado em 15/09/2021 20h15
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