Quando os titãs do espaço – aglomerados de galáxias – colidem, coisas extraordinárias podem acontecer. Um novo estudo usando o Observatório de raios-X Chandra da NASA examina as repercussões após o confronto de dois aglomerados de galáxias.
Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas do Universo mantidas juntas pela gravidade, contendo centenas ou mesmo milhares de galáxias individuais imersas em oceanos gigantes de gás superaquecido. Nos aglomerados de galáxias, a matéria normal – como os átomos que constituem as estrelas, planetas e tudo na Terra – está principalmente na forma de gás quente e estrelas. A massa do gás quente entre as galáxias é muito maior do que a massa das estrelas em todas as galáxias. Essa matéria normal está ligada ao aglomerado pela gravidade de uma massa ainda maior de matéria escura.
Por causa das enormes massas e velocidades envolvidas, as colisões e fusões entre aglomerados de galáxias estão entre os eventos mais energéticos do Universo.
Em um novo estudo do aglomerado de galáxias Abell 1775, localizado a cerca de 960 milhões de anos-luz da Terra, uma equipe de astrônomos liderados por Andrea Botteon da Universidade de Leiden, na Holanda, anunciou que encontrou um padrão em forma de espiral nos dados de raios-X do Chandra. Esses resultados indicam um passado turbulento para o cluster.
Quando dois aglomerados de galáxias de tamanhos diferentes colidem, o aglomerado menor começa a passar pelo maior. (Por causa de sua massa superior, o aglomerado maior tem vantagem quando se trata de atração gravitacional.) Conforme o aglomerado menor se move, seu gás quente é removido devido ao atrito. Isso deixa um rastro, ou cauda, que fica atrás do aglomerado. Depois que o centro do aglomerado menor passa pelo centro do maior, o gás na cauda começa a encontrar menos resistência e ultrapassa o centro do aglomerado. Isso pode fazer com que a cauda “estique” ao voar para o lado, curvando-se ao se estender para longe do centro do aglomerado.
Os dados mais recentes do Chandra contêm evidências – incluindo o brilho dos raios X e as temperaturas que eles representam – para uma dessas caudas curvas de “estilingue”. Estudos anteriores de Abell 1775 com Chandra e outros telescópios sugeriram, mas não confirmaram, que havia uma colisão em andamento neste sistema.
Uma nova imagem de Abell 1775 contém raios-X de Chandra (azul), dados ópticos do telescópio Pan-STARRS no Havaí (azul, amarelo e branco) e dados de rádio do LOw Frequency ARray (LOFAR) na Holanda ( vermelho). A cauda é rotulada nesta imagem junto com uma região de gás com uma borda curva, chamada de “frente fria”, que é mais densa e fria do que o gás em que está se infiltrando. A cauda e a frente fria se curvam na mesma direção, criando uma aparência espiral. Uma imagem rotulada separada mostra o campo de visão dos dados do Chandra.
Os astrônomos descobriram anteriormente que Abell 1775 contém um enorme jato e fonte de rádio, que também é visto nesta nova imagem composta. Este jato é alimentado por um buraco negro supermassivo em uma grande galáxia elíptica no centro do aglomerado. Novos dados do LOFAR e do Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) na Índia revelam que o rádio-jato tem, na verdade, 2,6 milhões de anos-luz de comprimento. Isso é quase o dobro do que os astrônomos pensavam que era antes e o torna um dos mais longos já observados em um aglomerado de galáxias. A estrutura do jato muda abruptamente à medida que atravessa o gás de densidade mais baixa na parte superior da imagem, através da borda da frente fria, implicando que a colisão o afetou.
De acordo com o novo estudo, os movimentos do gás dentro do cluster podem ser responsáveis por outras estruturas detectadas pela observação de Abell 1775 em ondas de rádio, como dois filamentos localizados próximos à origem do jato (um deles está rotulado). Os dados do LOFAR e do Chandra também permitiram aos pesquisadores estudar em grande detalhe os fenômenos que contribuem para a aceleração dos elétrons tanto no jato desta galáxia quanto na emissão de rádio perto do centro do aglomerado maior.
Existe uma explicação alternativa para o aparecimento do cluster. Conforme um pequeno aglomerado se aproxima de um maior, o gás quente denso do aglomerado maior será atraído pela gravidade. Depois que o aglomerado menor passa pelo centro do outro aglomerado, a direção do movimento do gás do aglomerado se inverte e ele viaja de volta para o centro do aglomerado. O gás aglomerado se move pelo centro novamente e “espirra” para frente e para trás, semelhante a vinho espirrando em um copo que foi empurrado para o lado. O gás espalhado termina em um padrão espiral porque a colisão entre os dois aglomerados foi descentralizada.
A equipe de Botteon favorece o cenário de cauda de estilingue, mas um grupo separado de astrônomos liderados por Dan Hu, da Universidade Jiao Tong de Xangai, na China, favorece a explicação de sloshing com base em dados do Chandra e do XMM-Newton da ESA. Ambos os cenários de estilingue e sloshing envolvem uma colisão entre dois aglomerados de galáxias. Eventualmente, os dois aglomerados se fundirão totalmente para formar um único aglomerado de galáxias maior.
Outras observações e modelagem de Abell 1775 são necessárias para ajudar a decidir entre esses dois cenários.
Um artigo descrevendo os resultados da equipe de Botteon foi publicado na revista Astronomy and Astrophysics e está disponível online. O trabalho separado sobre a teoria do “sloshing” liderado por Dan Hu foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal e também está disponível online.
Publicado em 18/07/2021 14h04
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