Uma equipe de astrônomos de vários países liderada por pesquisadores do Canadá identificou um aglomerado de galáxias que aparece muito antes e muito mais quente do que a ciência moderna prevê. O aglomerado está repleto de gás extremamente quente e existiu apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang. De acordo com teorias estabelecidas, os aglomerados de galáxias nesta fase ainda não deveriam atingir temperaturas tão extremas.
Resultados publicados em 5 de janeiro em Naturezarepresentam sérios desafios para modelos amplamente aceitos de formação de aglomerados de galáxias. Estes modelos assumem que os aglomerados aquecem gradualmente ao longo do tempo e atingem estas temperaturas muito mais tarde, depois de 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 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 testes, confirmámos que este gás é pelo menos cinco vezes mais quente do que o previsto, e ainda mais quente e energético do que o que encontramos em muitos aglomerados modernos.”
Scott Chapman, coautor e professor da Universidade de Dalhousie, que conduziu a pesquisa para o Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá (NRC), disse que os resultados apontam para uma forte atividade no universo jovem. “Isto diz-nos que algo no Universo primitivo, provavelmente os três buracos negros supermassivos recentemente descobertos no enxame, já estava a bombear enormes quantidades de energia para a vizinhança e a formar o jovem enxame, muito antes e com mais força do que pensávamos.”
Um estudo do aglomerado de galáxias bebê
Para fazer esta descoberta, os investigadores olharam para trás cerca de 12 mil milhões de anos para estudar um jovem enxame de galáxias conhecido como SPT2349-56. As observações foram feitas com 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 estende-se por cerca de 500.000 anos-luz, semelhante em tamanho ao halo que rodeia a Via Láctea. O aglomerado contém mais de 30 galáxias ativas compactadas e está formando novas estrelas a uma taxa 5.000 vezes maior que a da nossa própria galáxia.
Para medir o calor no aglomerado, a equipe recorreu a um método conhecido como efeito Sunyaev-Zieldovich. Esta abordagem 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 na UBC. “Estas galáxias massivas são encontradas principalmente em aglomerados, e a sua evolução depende fortemente do ambiente muito forte dos aglomerados quando se formam, incluindo o ambiente intraaglomerado.”
Como os buracos negros supermassivos podem aquecer aglomerados
As teorias atuais sugerem que o gás que constitui o meio entre aglomerados se acumula lentamente e aquece à medida que a gravidade puxa o aglomerado instável de galáxias para dentro ao longo do tempo. À medida que o cluster amadurece, espera-se que esse processo crie um ambiente estável e quente. As novas observações sugerem um início muito mais violento, com o aquecimento a ocorrer mais cedo e mais rapidamente do que o previsto.
Zhou e os seus colegas planeiam agora estudar como as várias forças dentro do aglomerado trabalham em conjunto. “Queremos descobrir como interagem a intensa formação estelar, os buracos negros activos e esta atmosfera sobreaquecida, e o que isso nos diz sobre como os aglomerados de galáxias modernos foram construídos,” disse Zhou. “Como tudo isso pode acontecer simultaneamente em um sistema tão jovem e compacto?”
