Estruturas do Universo

São aquelas que possuem um pequeno núcleo emissor em seu centro (active galactic nucleus ou AGN). Este é tipicamente muito variável e muito brilhante em comparação com o restante da galáxia.

Em galáxias comuns, podemos encontrar a energia total que elas emitem pela soma das emissões de todas as suas estrelas. Em se tratando de galáxias ativas, porém, isto não funciona, pois há uma grande quantidade de energia adicional.

Este excesso de energia é encontrado como radiação nas faixas do infravermelho, rádio, ultravioleta e raios X. Também ocorrem irradiações em micro-ondas, muito intensas em blazares (mais à frente veremos o que são eles). O que acontece nessas galáxias para que elas produzam tais campos energéticos?

A maioria das galáxias, senão todas, abriga um buraco negro supermassivo em seu centro. Em uma galáxia ativa, esse buraco negro atrai material da densa região central.

À medida que a matéria cai na direção do buraco, o momento angular (grandeza física associada à rotação) causa sua espiralização, formando-se um disco de acreção, o qual é aquecido em função das forças gravitacionais e de fricção.

Modelos de galáxias ativas também incluem uma região de gás frio e poeira, em uma geometria de toro* (formato de câmara de ar de pneu, ou uma "rosquinha" gigante), em cujo orifício central encontra-se o buraco negro e o disco de acreção.

Em um de cada dez AGN's, em média, o buraco negro e o disco de acreção produzem estreitos feixes de partículas energéticas e as ejetam, em direções opostas, para fora do disco. Esses jatos, que emergem quase à velocidade da luz, são uma poderosa fonte de ondas de rádio.

As propriedades de uma galáxia ativa são determinadas pela massa do buraco negro, pela taxa de acreção, acompanhada ou não de um jato emissor, e pelo ângulo pelo qual vemos a galáxia.

Veja, na imagem abaixo, a estrutura do núcleo de uma galáxia ativa:

Estas estruturas são AGN's muito distantes que emitem poderosos jatos, os quais podem adentrar amplas regiões do espaço intergalático.

É bem aceito atualmente que os termos radiogaláxia, quasar e blazar referem-se ao mesmo tipo de objeto cósmico. As diferenças que observamos entre eles devem-se principalmente aos ângulos entre os jatos emitidos e a nossa linha de visão.

Os quasares são definidos como intensas fontes de rádio e, conforme vistos por nós aqui da Terra, parecem-se com estrelas muito brilhantes, daí a denominação quasar (quase uma estrela).

Os blazares são, na verdade, a mesma coisa. Classifica-se um objeto como um blazar quando seu eixo de emissão dos jatos está diretamente apontado para a Terra e, assim, parece ser um objeto ainda mais brilhante e energético.

Galáxias ativas são intensamente estudadas em todos os seus comprimentos de onda. Tendo em vista que elas podem alterar seu comportamento em pequenas escalas de tempo, é proveitoso o seu estudo simultâneo em todas as faixas de energia do espectro eletromagnético.

Observações em raios X e raios gama têm desvendado importantes características dessas estruturas. Quasares de alta energia emitem uma ampla fração de sua força na forma dessas faixas de radiação, que são as de mais alta energia do espectro.

Em um AGN, os raios X têm sua origem muito próxima ao buraco negro. Logo, os estudos em raios X permitem que os cientistas tenham insights singulares sobre os processos físicos que ocorrem no mecanismo central.

Por outro lado, as observações exclusivamente de raios gama podem fornecer informações sobre a natureza da aceleração de partículas no jato do quasar, bem como indícios sobre como as partículas interagem com seus arredores.

O Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope - FGST) descobriu mais de mil galáxias ativas, a maioria delas blazares, que são muito brilhantes na faixa dos raios gama.

Os blazares também são energeticamente muito variáveis e agem como os mais poderosos aceleradores de partículas do Universo.