Uma rara fusão entre aglomerados de galáxias acaba de revelar uma visão ainda mais rara. Os astrônomos encontraram uma vasta ‘ponte’ de rádio de baixa frequência entre os dois, abrangendo uma distância de 6,5 milhões de anos-luz – evidência de um campo magnético conectando-os no estágio inicial do processo de fusão.
É apenas a segunda vez que tal ponte de rádio foi identificada entre aglomerados de galáxias em fusão. Mas já está fornecendo algumas pistas importantes sobre como essas pontes se formam.
Os aglomerados de galáxias estão a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância, em um grupo chamado Abell 1758. Ao todo, quatro aglomerados estão envolvidos no esmagamento iminente – dois pares de aglomerados massivos se unindo.
No ano passado, dados de raios-X revelaram que o par estreitamente ligado no segmento norte, chamado Abell 1758N, já se moveu junto e se separou, os núcleos dos aglomerados passando um pelo outro cerca de 300 a 400 milhões de anos atrás. Eles vão balançar de volta eventualmente para voltarem juntos. O par de aglomerados no sul, Abell 1758S, ainda está se aproximando pela primeira vez.
Ambos os pares têm um halo de rádio, que se acredita ser gerado pela aceleração dos elétrons em um evento de fusão. E são esses pares que estão separados por uma distância de 6 milhões de anos-luz, uma lacuna que está se fechando lentamente, para um eventual aglomerado de quatro vias … bonk.
Este cenário é muito semelhante aos aglomerados de galáxias Abell 0399 e Abell 0401, que no ano passado se tornaram os primeiros aglomerados de galáxias revelados a ter uma ponte de rádio de baixa frequência conectando-os.
Usando o radiotelescópio de baixa frequência LOFAR, que consiste em 25.000 antenas em 51 locais, os astrônomos detectaram uma emissão de rádio distinta em 140 megahertz.
Agora, uma equipe de astrofísicos liderada por Andrea Botteon do Observatório de Leiden na Holanda transformou LOFAR em Abell 1758. Em 144 megahertz, eles descobriram a emissão de rádio que se estende entre A1758N e A1758S, assim como a ponte de rádio entre Abell 0399 e Abell 0401.
“Confirmamos”, eles escreveram em seu jornal, “a presença de uma ponte gigante de emissão de rádio conectando os dois sistemas que foi relatada apenas provisoriamente em nosso trabalho anterior. Esta é a segunda ponte de rádio em grande escala observada até agora em um cluster par. A ponte é claramente visível na imagem LOFAR em 144 MHz e provisoriamente detectada em 53 MHz. ”
Esta emissão é interpretada como evidência de um vasto campo magnético conectando os dois aglomerados. Se esse campo magnético atua como um síncrotron (acelerador de partículas), os elétrons devem ser acelerados ao longo dele até velocidades relativísticas, produzindo radiação síncrotron detectável como um brilho de rádio de baixa frequência.
Mas há outra explicação possível – a aceleração de Fermi, na qual elétrons interagindo com turbulência e ondas de choque astrofísicas são acelerados, aumentando a emissão eletromagnética.
Na densa região entre dois aglomerados de pré-fusão, essas turbulências e ondas de choque podem ser geradas nos estágios iniciais de uma fusão. E as descobertas da equipe sugerem que isso poderia ser especialmente verdadeiro se os aglomerados já estivessem gravitacionalmente perturbados de alguma forma – por exemplo, se cada aglomerado fosse um par de aglomerados menores interagindo por si só.
Botteon e sua equipe apresentam dois argumentos de apoio a esse cenário. Em primeiro lugar, um par de aglomerados em fusão de massa inferior, dos quais apenas um tinha um halo de rádio, não mostrou nenhuma evidência de uma ponte de rádio em observações LOFAR, de acordo com um jornal no ano passado.
Em segundo lugar, a equipe também analisou as observações de Abell 1758 feitas usando o Observatório de raios-X Chandra. E eles descobriram que a emissão de raios X estava intimamente relacionada com a emissão de rádio em 144 megahertz – consistente com as previsões do cenário de aceleração de Fermi.
Na fusão do Abell 0399 e Abell 0401, os pesquisadores descobriram que a aceleração do síncrotron não poderia ser responsável por grandes distâncias percorridas pelos elétrons. Eles fizeram simulações e descobriram que as ondas de choque geradas pela fusão aceleraram novamente os elétrons de alta velocidade, resultando em uma emissão consistente com as observações do LOFAR.
Portanto, parece provável que existam vários tipos de aceleração em jogo – que um campo magnético pode se estender por milhões de anos-luz no espaço entre os aglomerados de galáxias, mas as ondas de choque e turbulência adicionam aquele algo especial que completa a ponte.
“Apenas duas pontes gigantes de rádio intra-cluster foram detectadas até agora”, escreveram Botteon e seus colegas.
“Estas estão entre as estruturas mais gigantes observadas no Universo até agora, e sua origem provavelmente está relacionada à turbulência (e aos choques) gerados no meio intracluster durante o estágio inicial da fusão, que impulsionam tanto o rádio quanto o X -emissão de raios entre os aglomerados.”
Existem alguns aglomerados de galáxias em fusão que foram identificados no Universo mais amplo. Pesquisá-los por mais dessas pontes de rádio misteriosas pode ajudar a descobrir o que gera essas estruturas enormes.
Publicado em 28/08/2020 06h54
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