Algo estava bombeando enorme energia para um jovem aglomerado de galáxias

As descobertas, publicadas em 5 de janeiro em Naturezalevantam sérios desafios para modelos amplamente aceitos de formação de aglomerados de galáxias. Esses modelos sugerem que os aglomerados aquecem gradualmente ao longo do tempo e só atingem estas temperaturas muito mais tarde, depois de se tornarem maiores e mais estáveis.

“Não esperávamos ver uma atmosfera de aglomerado tão quente tão cedo na história cósmica,” disse o autor principal Dazhi Zhou, candidato a doutoramento no departamento de física e astronomia da UBC. “Na verdade, no início fiquei cético em relação ao sinal, pois era demasiado forte para ser real. Mas após meses de verificação, confirmámos que este gás é pelo menos cinco vezes mais quente do que o previsto, e ainda mais quente e energético do que o que encontramos em muitos aglomerados atuais.”

Scott Chapman, co-autor e professor da Universidade de Dalhousie que realizou a pesquisa enquanto estava no Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC), disse que os resultados apontam para uma atividade poderosa no universo jovem. “Isto diz-nos que algo no Universo primitivo, provavelmente três buracos negros supermassivos recentemente descobertos no enxame, já estava a bombear enormes quantidades de energia para o ambiente circundante e a moldar o jovem enxame, muito antes e com mais força do que pensávamos.”

Investigando um aglomerado de galáxias bebês

Para fazer a descoberta, os investigadores olharam para trás cerca de 12 mil milhões de anos para estudar um jovem enxame de galáxias conhecido como SPT2349-56. As observações foram realizadas utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma rede de radiotelescópios que inclui instrumentos projetados, construídos e testados pelo NRC.

Apesar da sua idade, este aglomerado já é notavelmente grande. A sua região central estende-se por cerca de 500.000 anos-luz, semelhante em tamanho ao halo que rodeia a Via Láctea. O aglomerado contém mais de 30 galáxias ativas compactadas e está produzindo novas estrelas a uma taxa mais de 5.000 vezes maior que a da nossa própria galáxia.

Para medir o calor dentro do aglomerado, a equipe recorreu a uma técnica conhecida como efeito Sunyaev-Zeldovich. Esta abordagem permite aos cientistas estimar a energia térmica do meio intraaglomerado: o gás existente entre as galáxias de um determinado aglomerado.

“Compreender os aglomerados de galáxias é a chave para compreender as maiores galáxias do universo”, disse o Dr. Chapman, que também é professor afiliado da UBC. “Estas galáxias massivas residem maioritariamente em enxames, e a sua evolução é fortemente moldada pelo ambiente muito forte dos enxames à medida que se formam, incluindo o meio intraenxame.”

Como buracos negros supermassivos podem estar aquecendo aglomerados

As teorias atuais sugerem que o gás que constitui o meio intraaglomerado se acumula lentamente e aquece à medida que a gravidade puxa um aglomerado de galáxias instável para dentro ao longo do tempo. À medida que o cluster amadurece, espera-se que este processo produza um ambiente estável e quente. As novas observações sugerem um início muito mais violento, onde o aquecimento acontece mais cedo e mais rapidamente do que o previsto.

Zhou e os seus colegas planeiam agora estudar como as diferentes forças dentro do aglomerado trabalham em conjunto. “Queremos descobrir como a intensa formação estelar, os buracos negros activos e esta atmosfera sobreaquecida interagem, e o que isso nos diz sobre como os actuais aglomerados de galáxias foram construídos,” disse Zhou. “Como é que tudo isto pode acontecer ao mesmo tempo num sistema tão jovem e compacto?”