segunda-feira, 5 de outubro de 2015

Uma nova perspectiva sobre um extraordinário aglomerado galáctico

Os aglomerados galácticos são muitas vezes descritos com superlativos. Afinal de contas, são aglomerados enormes de galáxias, gás quente e matéria escura e representam as maiores estruturas no Universo, unidas pela gravidade.

Aglomerado da Fênix

© Chandra/Hubble (Aglomerado da Fênix)

Os aglomerados de galáxias tendem a ser pobres na produção de estrelas novas nos seus centros. Geralmente, têm uma galáxia gigante no meio que forma estrelas a uma taxa significativamente mais lenta do que a maioria das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. A galáxia central contém um buraco negro supermassivo com cerca de mil vezes a massa do buraco negro no centro da Via Láctea. Sem o aquecimento gerado pelos surtos deste buraco negro, as grandes quantidades de gás quente encontrado na galáxia quente devem arrefecer, permitindo a formação de estrelas a uma taxa elevada. Pensa-se que o buraco negro central age como um termostato, impedindo o arrefecimento rápido do gás quente e a formação estelar.

Novos dados fornecem mais detalhes sobre o aglomerado galáctico SPT-CLJ2344-4243, apelidado de Aglomerado da Fênix (nome da constelação onde se encontra), que desafia esta tendência. O aglomerado já quebrou vários recordes no passado: em 2012, os cientistas anunciaram que o Aglomerado da Fênix tinha a maior taxa de arrefecimento de gás quente e formação estelar jamais vista no centro de um aglomerado de galáxias e, de todos os aglomerados conhecidos, é o produtor mais poderoso de raios X. A taxa a que o gás quente arrefece no centro do aglomerado é também a mais alta já observada.

Novas observações deste aglomerado galáctico em raios X, no ultravioleta e no visível pelo observatório de raios X Chandra, pelo telescópio espacial Hubble e pelo telescópio Clay-Magalhães localizado no Chile, estão ajudando os astrônomos a melhor compreender este objeto notável. Os dados ópticos do Clay-Magalhães revelam filamentos estreitos no centro do aglomerado onde as estrelas se estão formando. Estes gigantescos filamentos cósmicos de gás e poeira, a maioria dos quais nunca tinham sido detectados antes, estendem-se entre 160.000 e 330.000 anos-luz. Estes valores são superiores ao diâmetro da Via Láctea, o que os torna os filamentos mais longos alguma vez vistos num aglomerado de galáxias.

Estes filamentos rodeiam grandes cavidades, regiões com emissões de raios X muito reduzida, no gás quente. As cavidades de raios X podem ser vistas na imagem composta, que mostra os dados do Chandra em azul e os dados ópticos do telescópio espacial Hubble (vermelho, verde e azul). Os astrônomos pensam que as cavidades de raios X foram esculpidas a partir do gás circundante por jatos de partículas altamente energéticas emanadas perto de um buraco negro supermassivo da galáxia central do aglomerado. À medida que a matéria espirala em direção a um buraco negro, é libertada uma grande quantidade de energia gravitacional. Observações de buracos negros supermassivos em outros aglomerados galácticos, no rádio e em raios X, mostraram que uma fração significativa desta energia é liberada como jatos de manifestações intensas que podem chegar a durar milhões de anos. O tamanho observado das cavidades de raios X em SPT-CLJ2344-4243 indica que o surto que as produziu foi um dos eventos mais energéticos já registados.

No entanto, o buraco central no Aglomerado da Fênix está sofrendo de uma espécie de crise de identidade, partilhando propriedades com "quasares", objetos muito brilhantes alimentados por material que cai para um buraco negro supermassivo, e com "galáxias de rádio" que contêm jatos de partículas energéticas que brilham no rádio, também alimentadas por buracos negros gigantes. Metade da produção de energia deste buraco negro surge dos jatos empurrarem mecanicamente o gás ao redor (modo rádio) e a outra metade de radiação óptica, UV e raios X provenientes de um disco de acreção (modo quasar). Os astrônomos sugerem que o buraco negro pode estar no processo de alternar entre estes dois estados.

As cavidades de raios X localizadas mais longe do centro do aglomerado fornecem evidências de surtos fortes do buraco negro central há cerca de cem milhões de anos atrás (desprezando o tempo de viagem da luz até ao aglomerado). Isto implica que o buraco negro pode ter estado no modo rádio, com surtos, há cerca de cem milhões de anos atrás, depois mudou para o modo quasar, e depois mudou novamente para o modo rádio.

Pensa-se que pode ter ocorrido um rápido arrefecimento entre estes dois surtos, desencadeando a formação estelar em grupos e filamentos por toda a galáxia central a uma taxa de 610 massas solares por ano. Em comparação, apenas um par de novas estrelas se formam a cada ano na nossa Via Láctea. As propriedades extremas do sistema do Aglomerado da Fênix estão fornecendo novas informações sobre vários problemas astrofísicos, incluindo a formação de estrelas, o crescimento das galáxias e dos buracos negros, e a coevolução dos buracos negros e do seu ambiente.

O artigo que descreve estes resultados, liderado por Michael McDonald, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, foi aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Nenhum comentário:

Postar um comentário