Os centros de ricos aglomerados de galáxias são os locais mais caóticos do universo.
Os centros de ricos aglomerados de galáxias contêm as mais densas concentrações de matéria do universo. Eles também estão entre os lugares mais violentos que conhecemos. À medida que o tempo passa e grandes galáxias se aglomeram em torno das mais submissas, ocorrem fusões. Grandes galáxias crescem comendo pequenas. À medida que isso acontece, os mundos são dilacerados, as estrelas destroçadas e as nuvens de gás comprimidas em novos estertores imprudentes de formação estelar. Vivemos em um canto relativamente tranquilo da Via Láctea. Em contraste, os centros de ricos aglomerados de galáxias são os locais mais caóticos do universo, constantemente fervilhando de atividade.
Até recentemente, os astrônomos achavam que entendiam como os aglomerados de galáxias se formam. Conforme a matéria entra em colapso, puxada pela gravidade, grupos de galáxias e aglomerados de matéria se comprimem. Os monstros da cena, as grandes galáxias, caem em direção ao centro, onde reside a maior parte da massa.
O gás quente no núcleo do cluster perde energia e esfria emitindo raios-X. Conforme o gás dentro do cluster esfria, ele também se contrai. Os astrônomos apelidaram esse gás em contração de fluxo de resfriamento. Até 2006, a ideia era gospel desde que foi proposta pela primeira vez em 1977.
Os aglomerados de galáxias deram aos astrônomos algumas surpresas. Um dos teóricos que propôs o modelo de fluxo de resfriamento, Paul Nulsen, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, disse: ?Agora achamos que está quase completamente errado?. Os pesquisadores agora estão se concentrando em um modelo em que fluxos mais complexos conduzem a formação e evolução de aglomerados de galáxias.
Mas o resfriamento a gás continua sendo uma característica importante dos modelos mais recentes. O problema é que os astrônomos simplesmente não sabem o que está aquecendo o gás. As observações de raios-X sugerem que uma vasta quantidade de gás frio deve ser produzida nos núcleos dos aglomerados de galáxias a cada ano. Isso deve levar a episódios massivos de formação de estrelas. “Mas quando medimos as taxas de formação de estrelas”, diz Brian McNamara, da Ohio State University, “estávamos obtendo de 10 a 20 massas solares por ano ou menos”.
Então, o que pode estar escondido no gás frio? Perto da virada do século, McNamara descobriu uma pista no distante aglomerado de galáxias Hydra A, a cerca de 840 milhões de anos-luz de distância. Usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA, ele mostrou que jatos poderosos aqueciam o gás circundante a dezenas de milhões de graus.
NASA / J. English, S. Hunsberger, S. Zonak, J. Chaarlton, S. Gallagher e L. Frattare
Em 2005, McNamara e colaboradores usaram novamente o Chandra, desta vez para emitir imagens de raios-X de um aglomerado muito distante, MS 0735.6 + 7421, que fica a 2,6 bilhões de anos-luz de distância em Camelopardalis. A equipe encontrou duas cavidades gigantescas dentro do cluster. Cada um desses vazios era espaçoso o suficiente para abrigar 600 Milky Ways. As cavidades estavam se expandindo para longe de um buraco negro supermassivo. A equipe calculou que a energia necessária para deslocar esse gás era de cerca de 1061 ergs – equivalente à energia liberada por 10 bilhões de supernovas. Esta foi a maior erupção que astrônomos já registraram.
Então, parece que a misteriosa fonte de calor dentro dos aglomerados de galáxias são jatos de galáxias ativas alimentadas por buracos negros supermassivos. Mas o mistério perdura – a luminosidade do jato não corresponde exatamente às taxas de resfriamento de raios-X dos clusters. Então, embora todo o quadro do aquecimento e resfriamento do aglomerado de galáxias esteja se tornando mais claro, está muito longe de ser resolvido.
O que os astrônomos sabem é que enormes aglomerados de galáxias permanecem entre os pontos mais energéticos do cosmos.
Publicado em 15/11/2020 12h27
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