Quasar: o que é e por que brilha tanto?

Poucos objetos no céu despertam tanta curiosidade quanto os quasares. À primeira vista, pareciam apenas pontos de luz parecidos com estrelas, mas escondiam algo muito mais intenso: núcleos de galáxias distantes liberando quantidades de energia que desafiam a intuição. Quando os primeiros quasares foram identificados, em meados do século XX, os astrônomos perceberam que estavam diante de um fenômeno associado a processos físicos extremos, ocorrendo em regiões relativamente pequenas no centro de certas galáxias.

Entender o que é um quasar exige conectar três ideias que costumam ser confundidas entre si: o buraco negro supermassivo, o disco de matéria que o alimenta e a galáxia que hospeda esse conjunto. Cada uma dessas peças cumpre um papel diferente na produção da luminosidade observada, e é justamente essa combinação que explica por que um quasar pode brilhar mais do que centenas de galáxias comuns somadas.

Antes de entrar em cada detalhe, vale reunir o que este artigo vai esclarecer:

• Quasares são núcleos galácticos ativos alimentados pela acreção de matéria em torno de buracos negros supermassivos, e não os buracos negros propriamente ditos.
• A energia liberada nesse processo pode superar a luminosidade de galáxias inteiras, tornando os quasares alguns dos objetos mais brilhantes do universo observável.
• Interações entre galáxias são estudadas como um fator associado à atividade de certos tipos de quasar.
• A luz de quasares distantes viaja por bilhões de anos até chegar à Terra, funcionando como uma janela para estágios antigos do universo.

O que são quasares?

Um quasar é um tipo de núcleo galáctico ativo: a região central de uma galáxia associada a um buraco negro supermassivo e a um disco de acreção. A matéria nesse entorno libera radiação intensa, tornando o núcleo observável a grandes distâncias. O verbete sobre quasares da Wikipédia reúne informações sobre o histórico de observações e a caracterização do fenômeno.

O nome "quasar" é uma contração de "quasi-stellar radio source" (fonte de rádio quase-estelar), expressão usada porque os primeiros objetos desse tipo, detectados nos anos 1960, pareciam pontos únicos de luz — como estrelas — mas emitiam sinais de rádio muito mais fortes do que qualquer estrela conhecida. Somente com o avanço de técnicas espectroscópicas os astrônomos confirmaram que esses "pontos estelares" estavam, na verdade, a distâncias cosmológicas imensas, o que implicava luminosidades absurdamente altas para objetos tão compactos.

O motor dos quasares: buracos negros e discos de acreção

O disco de acreção reúne matéria ao redor do buraco negro supermassivo. Nesse ambiente, o gás é acelerado e aquecido pela interação gravitacional, emitindo radiação, incluindo ondas de rádio e luz visível. Essa emissão, e não o buraco negro em si, torna o quasar observável a distâncias cosmológicas.

A escala de energia envolvida diferencia os quasares de outros objetos luminosos conhecidos: um único quasar pode emitir mais energia do que cem galáxias comuns juntas, atingindo brilhos equivalentes a um trilhão de vezes o do Sol. A página educativa da NASA sobre quasares situa o fenômeno no conjunto mais amplo dos núcleos galácticos ativos estudados pela astrofísica.

Como exemplo ilustrativo, imagine uma galáxia com baixa atividade em sua região central e matéria passando a se concentrar nessa área. A questão central seria identificar se essa matéria está associada a um disco de acreção ao redor de um buraco negro supermassivo. O cenário ajuda a distinguir o objeto central do processo que produz a luminosidade observada: o quasar corresponde à atividade da matéria em seu entorno.

A relação entre quasares e galáxias

Todo quasar reside no núcleo de uma galáxia hospedeira; ele não é um objeto independente flutuando isoladamente no espaço. Observar um quasar, portanto, é observar a região central extremamente ativa de uma galáxia. Interações gravitacionais entre galáxias também são estudadas como um fator associado à atividade de certos tipos de quasar.

Um estudo conduzido em 2023 com imagens do Telescópio Isaac Newton analisou 48 quasares de um tipo específico e relatou sinais de interação estrutural com galáxias vizinhas. O resultado reforça o interesse em investigar a relação entre perturbações gravitacionais e essa classe de quasar, sem descrever a formação de quasares em geral.

Luminosidade extrema e os quasares mais distantes

Entre os quasares já identificados, um dos mais notáveis é o J0313-1806, cuja luz partiu de um estágio do universo com apenas 670 milhões de anos após o Big Bang. Sua luminosidade estimada chega a dez trilhões de vezes a do Sol.

Como a luz viaja a uma velocidade finita, observar um quasar tão distante equivale a olhar para um instantâneo do universo tal como ele era bilhões de anos atrás. Esse atraso temporal transforma os quasares em ferramentas valiosas para estudar estágios antigos da formação de galáxias e de seus núcleos ativos.

Perguntas frequentes sobre quasares

Qual é a diferença entre quasar e buraco negro?

A luz observada em um quasar é produzida pela matéria ao redor de um buraco negro supermassivo, especialmente no disco de acreção. O quasar é, portanto, a manifestação observável dessa atividade, não o buraco negro em si.

É possível ver um quasar a olho nu?

Não. Mesmo sendo extremamente luminosos em termos absolutos, os quasares estão a distâncias tão grandes que sua luz chega à Terra enfraquecida a ponto de exigir telescópios sensíveis para detecção. Nenhum quasar conhecido é visível sem instrumentação astronômica.

O buraco negro no centro da Via Láctea pode se tornar um quasar?

O buraco negro supermassivo no centro da Via Láctea está atualmente em um estado de baixa atividade. Ele não se encontra em uma fase de quasar, embora possa voltar a apresentar atividade.

Por que os quasares são tão brilhantes?

A matéria ao redor do buraco negro supermassivo forma um disco de acreção e libera radiação intensa. Esse processo explica por que um núcleo galáctico ativo pode alcançar luminosidades superiores às de muitas galáxias reunidas.

Como os quasares ajudam a estudar o universo primitivo?

A luz dos quasares mais distantes viajou por bilhões de anos antes de chegar até nós. Ao observá-la, os astrônomos investigam como eram as galáxias e seus núcleos ativos em fases muito anteriores da história cósmica.

O que os quasares mostram sobre a evolução das galáxias

Reunir buraco negro supermassivo, disco de acreção e galáxia hospedeira explica por que os quasares ocupam um lugar central na astrofísica. Eles não são buracos negros, mas a atividade luminosa da matéria ao redor deles; também não surgem isoladamente, pois fazem parte do núcleo de galáxias hospedeiras.

A luminosidade extrema vem da atividade no disco de acreção, enquanto a grande distância de muitos quasares permite observar períodos antigos do universo. Estudos sobre tipos específicos de quasar também investigam como interações entre galáxias se relacionam com essa atividade. Juntas, essas características ajudam a explicar por que esses pontos luminosos revelam tanto sobre a história cósmica.