Quasares "quadruplicados" podem ajudar a desvendar mistérios do universo

 Quatro dos quasares imageados no estudo; o ponto luminoso no meio das imagens é a galáxia que causa o efeito da lente gravitacional, que separa a luz emitida pelo quasar atrás (Imagem: Reprodução/The GraL Collaboration)

Com o auxílio de técnicas de machine learning e dados de diversos observatórios, uma equipe de astrônomos encontrou doze quasares, que são os núcleos extremamente luminosos de galáxias distantes. Neste caso, eles foram distorcidos pelo efeito das lentes gravitacionais, de modo que pareciam ser quatro objetos semelhantes. O estudo durou um ano e meio e os resultados poderão ajudar os astrônomos a solucionar uma discrepância recente relacionada à taxa de expansão do universo.

Os quasares nascem dos buracos negros supermassivos presentes no coração das galáxias, sendo alguns dos objetos mais luminosos e energéticos que existem no universo. As descobertas do estudo foram feitas com ferramentas de machine learning combinadas a dados de telescópios em solo e no espaço. Os dados do telescópio Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), da NASA, foram usados para identificar os possíveis quasares e, depois, a alta resolução proporcionada pela missão europeia Gaia foi usada para identificar quasares que poderiam estar associados a imagens quadruplicadas. Por fim, os candidatos a essas imagens foram selecionados com as ferramentas de machine learning. 

Este diagrama ilustra como quasares com imagens quadruplicadas, ou quads para abreviar, são produzidos no céu. A luz de um quasar distante, situado a bilhões de anos-luz de distância, é curvada pela gravidade de uma galáxia massiva que por acaso está situada em frente a ela, vista do nosso ponto de vista na Terra. A curvatura da luz resulta na ilusão, uma espécie de miragem da gravidade, onde o quasar parece ter se dividido em quatro objetos semelhantes ao redor da galáxia em primeiro plano.  Crédito: R. Hurt (IPAC / Caltech) / The GraL Collaboration

O primeiro a ser identificado com as técnicas de machine learning recebeu o apelido “Centaurus’ Victory” e foi confirmado com o uso de um computador dedicado no Brasil: “nós treinamos e atualizamos constantemente os modelos em um loop de aprendizagem, e os humanos e a expertise humana são parte essencial disso”, explica Alberto Krone-Martins, co-autor do estudo. “Quando falamos de IA, nos referimos à inteligência aumentada, não à artificial”. 

Observações de acompanhamento revelaram que realmente se tratavam de quasares em imagens quadruplicadas a bilhões de anos-luz de nós. Cerca de 50 desses já foram encontrados na última década, e essas imagens quadruplicadas ocorrem quando a gravidade de um objeto massivo, como uma galáxia que fica à frente deles, distorce e amplia a luz do que está atrás. Esse fenômeno é conhecido como lente gravitacional e pode fazer com que os quasares sejam focalizados em duas imagens semelhantes e, mais raramente, em quatro. 

A maior vantagem dos quasares de imagens quadruplicadas — ou somente “quads” — para a cosmologia é que eles podem ser modelados com eficiência. Daniel Stern, autor principal do novo estudo, comenta que os eles são como minas de ouro, que contêm as respostas de diversas perguntas: "eles podem ajudar a determinar a taxa de expansão do universo, além de identificar outros mistérios, como a matéria escura e os 'motores centrais' dos quads", explica. 

Assim, os quasares identificados podem ajudar a resolver uma discrepância que surgiu recentemente, relacionada à constante de Hubble. Trata-se de um número que estima a expansão do universo, definido a partir das medidas da distância e velocidade dos objetos no universo local e aos modelos matemáticos da radiação de fundo, deixada pelo nascimento do universo. O problema aqui, contudo, é que estes números não batem — e Stern sugere que, talvez, isso indique que há algum problema no modelo atual do universo. 

Então, os quads poderão ajudar nos cálculos da constante de Hubble, e talvez expliquem o que está fazendo com que as duas medidas não correspondam. Como estão no meio-termo entre os alvos locais e distantes usados para esses cálculos, os quads contribuem para os astrônomos identificarem uma espécie de alcance intermediário no universo. Assim, eles poderão indicar qual dos dois valores está correto, ou até que há uma nova e desconhecida física a ser estudada e aplicada. 

O artigo com os resultados do estudo será publicado na revista The Astrophysical Journal, e pode ser acessado no repositório online arXiv, sem revisão de pares. 

Fonte: canaltech.com.br

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