Desafios para os Modelos Aceitos

As descobertas, publicadas em 5 de janeiro na Nature, apresentam sérios desafios para os modelos amplamente aceitos de formação de aglomerados de galáxias. Esses modelos sugerem que os aglomerados aquecem gradualmente ao longo do tempo e só atingem essas temperaturas muito mais tarde, após 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 PhD no departamento de física e astronomia da UBC. “Na verdade, a princípio eu era cético em relação ao sinal, pois era forte demais para ser real. Mas, após meses de verificação, confirmamos que esse gás está pelo menos cinco vezes mais quente do que o previsto, e até mais quente e energético do que encontramos em muitos aglomerados atuais.”

O Dr. Scott Chapman, coautor e professor da Universidade Dalhousie, que realizou a pesquisa enquanto estava no Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC), afirmou que os resultados apontam para uma atividade poderosa no jovem universo. “Isso nos diz que algo no universo primitivo, provavelmente três buracos negros supermassivos recentemente descobertos no aglomerado, já estavam bombeando enormes quantidades de energia para o entorno e moldando o jovem aglomerado, muito antes e de forma mais intensa do que pensávamos.”

Investigando um Aglomerado de Galáxias Jovem

Para fazer a descoberta, os pesquisadores olharam para aproximadamente 12 bilhões de anos atrás para estudar um aglomerado de galáxias conhecido como SPT2349-56. As observações foram realizadas utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma rede de telescópios de rádio que inclui instrumentos projetados, construídos e testados pelo NRC.

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

Medição do Calor Dentro do Aglomerado

Para medir o calor dentro do aglomerado, a equipe usou uma técnica conhecida como efeito Sunyaev-Zeldovich. Essa abordagem permite que os cientistas estimem a energia térmica do meio intracluster: o gás existente entre as galáxias de um determinado aglomerado.

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

Como os Buracos Negros Supermassivos Podem Estar Aquecendo os Aglomerados

Teorias atuais sugerem que o gás que compõe o meio intracluster se reúne lentamente e aquece à medida que a gravidade puxa um aglomerado de galáxias instável para dentro ao longo do tempo. À medida que o aglomerado amadurece, esse processo deve produzir um ambiente estável e quente. As novas observações sugerem um início muito mais violento, onde o aquecimento ocorre mais cedo e mais rapidamente do que o previsto.

Zhou e seus colegas agora planejam estudar como as diferentes forças dentro do aglomerado interagem. “Queremos descobrir como a intensa formação estelar, os buracos negros ativos e essa atmosfera superaquecida interagem, e o que isso nos diz sobre como os aglomerados de galáxias presentes foram construídos,” disse Zhou. “Como tudo isso pode estar acontecendo ao mesmo tempo em um sistema tão jovem e compacto?”