Recorrendo ao Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí, astrofísicos descobriram um protoaglomerado de galáxias, no Universo primitivo, rodeado de gás que é surpreendentemente quente.
© Three Hundred Collaboration (vista simulada de um protoaglomerado de galáxias)
A área amarela no centro da imagem representa uma enorme bolha de gás quente que abrange vários milhões de anos-luz. A cor azul indica gás mais frio localizado nas regiões exteriores do protoaglomerado e os filamentos que ligam o gás quente a outras estruturas. Os pontos brancos embutidos na distribuição de gás representa a luz emitida pelas estrelas.
Este gás escaldante engloba uma região que consiste numa coleção gigantesca de galáxias chamada COSTCO-I. Observado quando o Universo era 11 bilhões de anos mais jovem, COSTCO-I data de uma época em que o gás que preenchia a maior parte do espaço fora das galáxias visíveis, chamado meio intergaláctico, era significativamente mais frio. Durante esta era, conhecida como "Meio-Dia Cósmico", as galáxias no Universo encontravam-se no auge da formação estelar; o seu ambiente estável estava repleto do gás frio de que precisavam para se formar e crescer, com temperaturas de cerca de 10.000º C.
Em contraste, o "caldeirão" de gás associado com COSTCO-I parece estar à frente do seu tempo, "cozinhando" num estado quente e complexo; as suas temperaturas assemelham-se ao atual meio intergaláctico, que vai de 100.000 a mais de 10 milhões de graus Celsius, frequentemente chamado "Meio Intergaláctico Morno-Quente" (em inglês, WHIM - Warm-Hot Intergalactic Medium).
Esta descoberta marca a primeira vez que os astrofísicos identificaram uma área de gás antigo mostrando características do meio intergaláctico dos tempos modernos; é de longe a mais antiga parte conhecida do Universo que ferveu até às temperaturas do atual WHIM. A pesquisa foi liderada por uma equipe do Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo (parte da Universidade de Tóquio).
A equipe observou COSTCO-I quando o Universo tinha apenas um-quarto da sua idade atual. O protoaglomerado de galáxias tem uma massa total de mais de 400 trilhões de vezes a massa do nosso Sol e abrange vários milhões de anos-luz.
Apesar dos astrónomos estarem agora descobrindo regularmente protoaglomerado de galáxias tão distantes, foi encontrado algo estranho quando foram verificados os espectros ultravioletas que cobrem a região de COSTCO-I utilizando o instrumento LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do Observatório Keck.
Normalmente, a grande massa e o tamanho dos protoaglomerado de galáxias lançariam uma sombra quando vistos nos comprimentos de onda específicos do hidrogênio neutro associado ao gás do protoaglomerado. Não foi encontrada tal sombra de absorção na posição de COSTCO-I.
A ausência de hidrogênio neutro rastreando o protoaglomerado implica que o gás deve estar aquecido a temperaturas de possivelmente milhões de graus, muito acima do estado frio esperado para o meio intergaláctico naquela época distante.
As propriedades e a origem do WHIM continua a ser uma das maiores questões da astrofísica atual. Ser capaz de vislumbrar um dos primeiros locais de aquecimento do WHIM ajudará a revelar os mecanismos que fizeram o gás intergaláctico ferver na espuma atual. Existem algumas possibilidades de como isto pode acontecer, mas pode ser ou devido ao aquecimento do gás quando colide durante o colapso gravitacional, ou devido a gigantescos jatos de rádio que podem estar bombeando energia de buracos negros supermassivos dentro do protoaglomerado.
O meio intergaláctico serve como reservatório de gás que alimenta matéria-prima às galáxias. O gás quente comporta-se de forma diferente do gás frio, o que determina a facilidade com que podem fluir para as galáxias e assim formar estrelas. Como tal, ter a capacidade de estudar diretamente o crescimento do WHIM no Universo primitivo permite aos astrônomos construir uma imagem coerente da formação das galáxias e do ciclo de vida do gás que as alimenta.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: W. M. Keck Observatory
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