Através de dados do Observatório de raios-X Chandra da NASA, observações de rádio e simulações de computador, uma equipa de cientistas descobriu uma vasta onda de gás quente no aglomerado galáctico de Perseu, com o dobro do tamanho da nossa própria Via Láctea.
Os investigadores dizem que a onda foi formada há milhares de milhões de anos atrás, depois de um pequeno conjunto de galáxias ter passado pelo aglomerado de Perseu e ter feito com que o seu vasto reservatório de gás se “agitasse” em torno de um grande volume de espaço.
“Perseu é um dos aglomerados galácticos mais massivos e próximos e o mais brilhante em raios-X, assim que os dados do Chandra nos fornecem detalhes incomparáveis,” comenta o cientista Stephen Walker, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.
“A onda que identificámos está associada à passagem rasante de um aglomerado mais pequeno, o que mostra que a atividade de fusão, que produziu estas estruturas gigantes, ainda está em andamento”, destaca.
O artigo que descreve a descoberta foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e pode ser consultado online.
Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas ligadas pela gravidade do Universo. Com cerca de 11 milhões de anos-luz de diâmetro e localizado a mais ou menos 240 milhões de anos-luz de distância, o aglomerado galáctico de Perseu tem o nome da constelação a que pertence. Como todos os aglomerados de galáxias, a maioria da sua matéria observável transforma-se num gás penetrante, em média, com dezenas de milhões de graus, tão quente que só brilha em raios-X.
As observações do Chandra revelaram uma variedade de estruturas neste gás, desde bolhas enormes sopradas pelo buraco negro supermassivo na galáxia central do aglomerado, NGC 1275, a uma enigmática característica côncava conhecida como “baía“.
A forma côncava da baía não pode ter sido formada através de bolhas lançadas pelo buraco negro. Observações rádio usando o VLA (Karl G. Jansky Very Large Array), situado no estado norte-americano do Novo México, mostram que a estrutura de baía não produz nenhuma emissão, o oposto do que os cientistas esperavam para características associadas com a atividade do buraco negro. Além disso, os modelos padrão da agitação gasosa normalmente produzem estruturas que arqueiam na direção errada.
Walker e colegas voltaram-se para observações existentes do Chandra para investigar a baía. Combinaram um total de 10,4 dias de dados de alta resolução com 5,8 dias de observações de campo largo a energias entre os 700 e 7000 eV (eletrões-volt). Para comparação, a luz visível tem energias entre os dois e três eletrões-volt. Os cientistas filtraram os dados do Chandra para realçar as orlas das estruturas e revelar detalhes.
De seguida, compararam a imagem aprimorada de Perseu com simulações de computador da fusão de aglomerados galácticos desenvolvidas por John ZuHone, astrofísico do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, Massachusetts, EUA. Embora não estivesse envolvido neste estudo, ZuHone acumulou as suas simulações num catálogo online para ajudar os astrónomos.
“As fusões de galáxias representam a última fase da formação de estruturas no cosmos. As simulações hidrodinâmicas da fusão de aglomerados permitem-nos produzir características no gás quente e ajustar parâmetros físicos como o campo magnético. A partir daí podemos tentar fazer corresponder as detalhadas características da estrutura que observamos em raios-X”, afirma ZuHone.
Simulação
Uma das simulações realizadas pareceu explicar a formação da baía. Nela, o gás num grande aglomerado parecido com o de Perseu assentou em dois componentes, uma região central “fria” com temperaturas que rondam os 30 milhões de graus Celsius e uma zona circundante onde o gás é três vezes mais quente. E, um pequeno aglomerado galáctico contendo cerca de 1000 vezes a massa da Via Láctea contorna o aglomerado maior, falhando o seu centro por cerca de 650 mil anos-luz.
Esta animação dissolve-se entre duas visões diferentes de gás quente no conjunto de galáxias de Perseu. A primeira é a melhor visão de Chandra, e a imagem maior incorpora dados adicionais num campo de visão mais amplo.
O voo rasante cria um distúrbio gravitacional que agita o gás, formando uma espiral de gás frio em expansão. Depois de aproximadamente 2,5 mil milhões de anos, quando o gás “subiu” quase 500 mil anos-luz do centro, vastas ondas formam-se e rolam na periferia durante centenas de milhões de anos antes de se dissiparem.
Estas ondas são versões gigantes das ondas Kelvin-Hermholtz, que aparecem onde quer que haja uma diferença de velocidade através da interface de dois fluídos, como vento soprando sobre a água. Podem ser encontradas no oceano, em formações de nuvens na Terra e noutros planetas, no plasma perto da Terra e até mesmo no Sol.
“Achamos que a característica em forma de baía que vemos em Perseu faz parte de uma onda Kelvin-Helmholtz, talvez a maior já identificada, que se formou do mesmo modo que a simulação mostra. Também identificámos características semelhantes em outros dois aglomerados galácticos, Centauro e Abell 1795”, sublinha Stephen Walker.
Os investigadores também descobriram que o tamanho das ondas corresponde à força do campo magnético do aglomerado. Se for muito fraco, as ondas atingem tamanhos muitos maiores do que aqueles observados. Se for muito forte, as ondas não se formam.
ZAP // CCVAlg
