O telescópio espacial Euclid, da Agência Espacial Europeia (ESA), descobriu 31 dos quasares mais antigos alguma vez identificados. Dois destes núcleos galácticos gigantes e extremamente luminosos, alimentados por buracos negros colossais, são os quasares mais antigos alguma vez observados na história do cosmos. Brilhavam com a luz equivalente à de um bilião de Sóis quando o Universo tinha apenas 670 milhões de anos — cerca de 5% da sua idade atual.
Os quasares representam uma breve fase da vida de uma galáxia, durante a qual enormes quantidades de matéria espiralam para o buraco negro supermassivo situado no seu centro, libertando quantidades gigantescas de energia. Nesta fase, o núcleo da galáxia torna-se mais brilhante do que qualquer outro objeto do Universo, chegando frequentemente a superar o brilho do restante da galáxia hospedeira por centenas ou mesmo milhares de vezes.
Há décadas que os astrónomos procuram os primeiros quasares do Universo. Estes objetos revelam o que acontecia nos primórdios do cosmos, incluindo a forma como surgiram os primeiros buracos negros supermassivos e as primeiras galáxias. No entanto, os quasares dessa época são difíceis de encontrar. São raros, porque poucas galáxias tiveram tempo suficiente para crescer, e a sua luz primordial é simultaneamente muito ténue e facilmente confundida com a de estrelas muito mais próximas de nós.
Lançado em 2023, o Euclid está a explorar mais profundamente este período enigmático da história cósmica primitiva, alcançando resultados notáveis. O telescópio descobriu agora um número sem precedentes de 31 novos quasares do Universo primitivo, recuando até uma época em que o cosmos tinha apenas 5% da idade que possui atualmente.
«Estes quasares primitivos remontam à infância do Universo», afirma Daming Yang, da Universidade de Leiden, nos Países Baixos, autor principal do artigo científico que descreve a descoberta do Euclid. «Ao encontrá-los e estudá-los, podemos compreender melhor como estes sistemas gigantescos se formaram e cresceram tão rapidamente — um dos maiores mistérios da astrofísica.»
Muito para além da ponta do icebergue
Até agora, os primeiros quasares conhecidos representavam apenas a ponta do icebergue: eram os casos mais raros e brilhantes, precisamente os mais fáceis de detetar. Simplesmente não existiam quasares suficientes dos primeiros tempos do Universo para os estudar adequadamente como um conjunto. A nova descoberta do Euclid altera este panorama, permitindo identificar não apenas os exemplos mais luminosos, mas grande parte da população de quasares antigos.
«O Euclid é verdadeiramente revolucionário», acrescenta Daming. «Antes, só conseguíamos encontrar alguns dos quasares antigos mais brilhantes. Agora, o Euclid permite-nos pesquisar áreas imensas do céu com muito maior eficiência e captar fontes muito mais ténues. É uma ferramenta única para a descoberta de quasares.»
A descoberta acrescenta ainda 12 novos quasares com um desvio para o vermelho (redshift) igual ou superior a 7 — uma medida da distância e do movimento dos objetos, relacionada com a forma como a luz se propaga num Universo em expansão. Estes objetos correspondem aos primeiros 770 milhões de anos da história do Universo.
Os dois mais antigos, EUCL J172902.75+641018.1 e EUCL J125308.55+705432.3, apresentam desvios para o vermelho de 7,77 e 7,69, respetivamente, estabelecendo um novo recorde como os quasares mais antigos alguma vez descobertos. Ambos situam-se a pouco mais de 13 mil milhões de anos-luz da Terra e existiam quando o Universo tinha apenas cerca de 670 milhões de anos.
«Esta descoberta mais do que duplica o número de quasares extremamente antigos que conhecemos», afirma Antonio La Marca, investigador da ESA e membro da equipa do Euclid. «Os astrónomos demoraram mais de uma década a descobrir os primeiros dez quasares com um desvio para o vermelho igual ou superior a 7. O Euclid encontrou mais do que isso em apenas um ano.»
«Pela primeira vez, a equipa do Euclid realizou um verdadeiro “censo” dos quasares existentes no alvorecer do Universo», acrescenta Antonio. «É um enorme passo para compreendermos estes objetos fascinantes de uma forma muito mais fundamental.»
Um marco na história do cosmos
O segundo quásar mais antigo descoberto por Daming Yang e pelos seus colaboradores foi recentemente analisado em maior detalhe por Silvia Belladitta e a sua equipa. As observações revelaram que este quásar está inserido numa galáxia rica em poeira e gás, onde se verifica uma intensa formação de novas estrelas, oferecendo pistas sobre o aspeto que poderiam ter as galáxias hospedeiras dos primeiros buracos negros supermassivos.
Estes quasares remontam a um período particularmente importante da história do Universo, conhecido como a época da reionização. Foi então que o cosmos passou de um estado frio e escuro — as chamadas «idades das trevas» — para um estado quente e ionizado, em que a matéria foi separada pela ação da radiação energética. Esta fase de transição foi decisiva para moldar o Universo tal como o observamos hoje.
«Os quasares antigos são descobertas raras. São fascinantes por si próprios, mas funcionam também como máquinas do tempo que nos permitem explorar o Universo primitivo e compreender como surgiu a primeira geração de galáxias», afirma Valeria Pettorino, cientista responsável pelo projeto Euclid na ESA.
«As capacidades do Euclid são incomparáveis. O telescópio combina uma enorme área de observação, grande profundidade, imagens de elevada resolução e uma visão infravermelha espacial única, permitindo identificar objetos raros e extremamente distantes com uma eficiência muito superior à alcançada anteriormente.
E não é apenas o telescópio que torna isto possível: o processamento dos dados depende do trabalho conjunto de milhares de cientistas e engenheiros do Consórcio Euclid, que analisam conjuntos gigantescos de dados para identificar quasares raros e muito distantes, posteriormente estudados com telescópios instalados em terra.»
Os 31 quasares agora apresentados foram descobertos nos dados do Levantamento Alargado (Wide Survey) do Euclid, que, quando estiver concluído, abrangerá mais de um terço de todo o céu. A missão Euclid procura desvendar os segredos do Universo escuro, estudando a sua composição, história e evolução, cartografando a sua estrutura em grande escala através da observação de milhares de milhões de galáxias — e revelando, ao mesmo tempo, um número crescente de quasares.
