Uma equipe multinacional de astrônomos liderada por pesquisadores canadenses descobriu um aglomerado de galáxias que surgiu muito antes e é muito mais quente do que a ciência atual prevê. O aglomerado está repleto de gás extremamente quente e existiu apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang. De acordo com a teoria estabelecida, os aglomerados de galáxias nesta fase não deveriam atingir temperaturas tão extremas.
As descobertas foram publicadas em 5 de janeiro naturezarepresentando um sério desafio ao modelo amplamente aceito de formação de aglomerados de galáxias. Estes modelos sugerem que os aglomerados de estrelas aqueceram gradualmente ao longo do tempo e só atingiram estas temperaturas depois de se tornarem maiores e mais estáveis.
“Não esperávamos ver aglomerados de atmosferas tão quentes tão cedo na história do Universo”, disse o primeiro autor, Dazhi Zhou, estudante de doutoramento no Departamento de Física e Astronomia da UBC. “Na verdade, no início fiquei céptico em relação ao sinal porque era demasiado forte para ser real. Mas depois de meses de verificação, confirmámos que o gás era pelo menos cinco vezes mais quente do que o previsto e ainda mais quente e energético do que o que encontramos hoje em muitos enxames estelares.”
Scott Chapman, coautor e professor da Universidade de Dalhousie que conduziu a pesquisa enquanto estava no Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC), disse que as descobertas apontam para uma atividade robusta no universo jovem. “Isto diz-nos que algo no Universo primitivo, possivelmente os três buracos negros supermassivos recentemente descobertos no aglomerado, bombeou enormes quantidades de energia para o seu entorno e moldou o jovem aglomerado mais cedo e com mais força do que pensávamos.”
Estudando aglomerados de galáxias bebês
Para fazer a descoberta, os investigadores olharam para trás, há cerca de 12 mil milhões de anos, para um jovem enxame de galáxias chamado SPT2349-56. As observações foram feitas utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma rede de radiotelescópios que inclui instrumentos projetados, construídos e testados pelo NRC.
Apesar da idade, este aglomerado já é muito grande. A sua região central abrange cerca de 500.000 anos-luz e é 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 5.000 vezes mais rápida que a nossa própria galáxia.
Para medir o calor dentro do aglomerado, a equipe recorreu a uma técnica chamada efeito Sunyaev-Zeldovich. Este método permite aos cientistas estimar a energia térmica do meio intraaglomerado: o gás que existe 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. “A maioria destas galáxias gigantes existem em aglomerados de estrelas, e a sua evolução é largamente influenciada pelo ambiente muito poderoso quando o aglomerado se formou, incluindo o meio dentro do aglomerado.”
Como buracos negros supermassivos aquecem aglomerados de estrelas
As teorias atuais sugerem que, com o tempo, à medida que a gravidade puxa os aglomerados instáveis para dentro, o gás que constitui o meio do aglomerado acumula-se lentamente e aquece. Espera-se que este processo produza um ambiente estável e térmico à medida que o cluster amadurece. As novas observações sugerem que foi um início mais dramático, com o aquecimento a ocorrer mais cedo e mais rapidamente do que o esperado.
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 ativos e as atmosferas superaquecidas interagem, e o que isso nos diz sobre como os atuais aglomerados de galáxias se formaram”, disse Zhou. “Como é possível que tudo isto aconteça simultaneamente num sistema tão jovem e compacto?”
