quinta-feira, 4 de maio de 2017

Ondas gigantescas no aglomerado Perseus

Combinando dados do observatório de raios X Chandra da NASA com observações de rádio e simulações de computador, os cientistas descobriram uma vasta onda de gás quente no aglomerado de galáxias de Perseu.

simulação de ondas gigantes no aglomerado Perseus

© CfA/John ZuHone (simulação de ondas gigantes no aglomerado Perseus)

Abrangendo cerca de 200.000 anos-luz, a onda é cerca de duas vezes o tamanho da galáxia Via Láctea.

Os pesquisadores acreditam que a onda se formou há bilhões de anos atrás, depois que um pequeno aglomerado de galáxias passou a 650 mil anos-luz do centro do aglomerado Perseus e fez com que seu vasto suprimento de gás flutuasse em um enorme volume.

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas ligadas à gravidade no Universo atual. O aglomerado de galáxias Perseus tem cerca de 11 milhões de anos-luz de diâmetro e está localizado a cerca de 240 milhões de anos-luz de distância. Como todos os aglomerados de galáxias, a maior parte de sua matéria observável toma a forma de um gás penetrante com uma média de dezenas de milhões de graus, tão quente que só brilha em raios X.

Os dados de Chandra revelaram uma variedade de estruturas neste gás, de vastas bolhas sopradas pelo buraco negro supermassivo na galáxia central do aglomerado, a NGC 1275, com característica côncava enigmática conhecida como a "baía".

Para pesquisar a baía, os pesquisadores combinaram dados de alta resolução do Chandra com observações de campo largo em energias entre 700 e 7.000 eV (elétrons-volt). Uma imagem em raio X do gás quente no aglomerado de galáxias Perseus foi feita a partir destas observações. Então, os pesquisadores filtraram os dados de uma forma que iluminou o contraste das arestas, a fim de tornar os detalhes sutis mais óbvios. Uma oval destaca a localização da enorme onda, centrada em torno de 7 horas, encontrada rolando através do gás. Em seguida, os pesquisadores compararam a imagem de Perseus aprimorada em relação a simulações computacionais de fusão de aglomerados de galáxias executados no supercomputador Pleiades, no Centro de Pesquisa Ames da NASA.

Uma simulação mostrada acima parece explicar a formação da baía. Na simulação, o gás em um grande aglomerado similar à Perseus se estabeleceu em duas componentes: uma região central "fria" com temperaturas em torno de 30 milhões de graus Celsius e uma zona circundante onde o gás é três vezes mais quente. Então um pequeno aglomerado de galáxias contendo cerca de mil vezes a massa da Via Láctea contorna o aglomerado maior, perdendo seu centro em cerca de 650.000 anos-luz.

A interação cria um distúrbio gravitacional que agita o gás como creme disperso no café, criando uma espiral em expansão de gás frio. Depois de cerca de 2,5 bilhões de anos, quando o gás subiu quase 500 mil anos-luz do centro, vastas ondas se formam e rolam em sua periferia por centenas de milhões de anos antes de se dissiparem.

Estas ondas são versões gigantes de ondas Kelvin-Helmholtz, que aparecem sempre que há uma diferença de velocidade através da interface de dois fluidos, como o vento soprando sobre a água. Elas podem ser encontradas no oceano, em formações de nuvens na Terra e outros planetas, no plasma perto da Terra, e até mesmo no Sol.

Um artigo descrevendo os resultados aparece na edição de junho de 2017 da revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

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