Identificado o enxame galáctico massivo mais distante

Composição do enxame galáctico IDCS 1426 que junta dados no visível, em raios-X e no infravermelho. Crédito: raios-X - NASA/CXC/Univ. do Missouri/M. Brodwin et al.; visível - NASA/STScI; infravermelho - JPL/Caltech

O Universo primitivo era uma "bagunça" caótica de gás e matéria que só começou a coalescer em galáxias distintas centenas de milhões de anos após o Big Bang. Estas galáxias demoraram vários milhares de milhões de anos para se agruparem em enxames gigantescos - era o que os cientistas pensavam. Agora, astrónomos do MIT (Massachusetts Institute of Technology), da Universidade do Missouri, da Universidade da Flórida, entre outras instituições, detetaram um enorme enxame galáctico formado apenas 3,8 mil milhões de anos após o Big Bang. Localizado a 10 mil milhões de anos-luz da Terra e potencialmente contendo milhares de galáxias individuais, a megaestrutura é mais ou menos 250 biliões de vezes mais massiva que o Sol, ou 1000 vezes mais massiva que a Via Láctea.

O enxame, denominado IDCS J1426.5+3508 (ou IDCS 1426), é o aglomerado de galáxias mais massivo já descoberto nos primeiros 4 mil milhões de anos do Universo. IDCS 1426 parece estar passando por uma quantidade substancial de convulsões: os investigadores observaram um nó brilhante de raios-X, ligeiramente fora do centro do enxame, indicando que o núcleo do enxame pode ter-se deslocado cerca de cem mil anos-luz do seu centro. Os cientistas supõem que o núcleo pode ter sido desalojado por uma violenta colisão com outro enxame galáctico, fazendo com que o gás dentro do enxame se desloque, como vinho num copo que mudou subitamente de posição.

Michael McDonald, professor assistente de física e membro do Centro Kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT, diz que uma tal colisão pode explicar como IDCS 1426 foi formado tão rapidamente no início do Universo, numa altura em que as galáxias individuais estavam começando a tomar forma. No grande esquema das coisas, as galáxias provavelmente só começaram a formar-se quando o Universo ficou relativamente frio e, mesmo assim, este objeto apareceu não muito tempo depois," afirma McDonald. "O nosso palpite é que outro aglomerado semelhante se aproximou e como que destruiu um pouco o local. Isso explicaria o seu tamanho e o seu crescimento acelerado."

McDonald e colegas apresentaram os seus resultados a semana passada na 227.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Kissimmee, Flórida. Os seus achados serão também publicados na revista The Astrophysical Journal.

"Cidades no espaço"
Os enxames galácticos são aglomerados de centenas até milhares de galáxias ligadas pela gravidade. São as maiores estruturas do Universo, e aqueles localizados relativamente perto, como o enxame de Virgem, são extremamente brilhantes e fáceis de detetar no céu. "São como uma espécie de cidades no espaço, onde todas estas galáxias vivem muito juntas," afirma McDonald. "No Universo próximo, se olharmos para um enxame galáctico, basicamente vemos os outros - parecem todos bastante uniformes. Mas quanto mais para trás olhamos, mais diferentes começam a ser. No entanto, encontrar enxames galácticos mais distantes no espaço - e para trás no tempo - é uma tarefa complexa e incerta.

Em 2012, cientistas usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA detetaram pela primeira vez os sinais de IDCS 1426 e fizeram algumas estimativas iniciais da sua massa. "Tínhamos alguma noção de quão enorme e distante era, mas não estávamos plenamente convencidos," afirma McDonald. "Estes novos resultados são o prego no caixão que prova que é o que inicialmente pensávamos."

"Ponta do iceberg"
Para obter uma estimativa mais precisa da massa do enxame de galáxias, McDonald e colegas usaram dados de vários dos Grandes Observatórios da NASA: o Telescópio Espacial Hubble, o Observatório Keck e o Observatório de raios-X Chandra. Nós estávamos basicamente usando três métodos completamente diferentes para 'pesar' este enxame," explica McDonald. Tanto o Hubble como os Observatórios Keck recolheram dados visíveis do enxame, que os investigadores analisaram para determinar a quantidade de luz distorcida em redor do enxame como resultado da gravidade - um fenómeno conhecido como lente gravitacional. Quanto mais massivo o enxame, mais força gravitacional exerce, e mais luz dobra.

Também estudaram dados de raios-X obtidos pelo Observatório Chandra a fim de obter a temperatura do enxame. Os objetos com uma alta temperatura emitem raios-X e, quanto mais quente é um enxame galáctico, mais o gás no enxame é comprimido, tornando-o mais massivo. A partir dos dados em raios-X, McDonald e colegas também calcularam a quantidade de gás no enxame, que pode ser uma indicação da quantidade de matéria - e massa - no enxame. Usando todos os três métodos, o grupo calculou aproximadamente a mesma massa - cerca de 250 biliões de vezes a massa do Sol. Agora, a equipa está à procura de galáxias individuais no enxame para ter uma noção de como estas megaestruturas se podem formar no Universo jovem.

"Este enxame é como uma espécie de local de obras - é confuso, barulhento, sujo e há muita coisa incompleta," comenta McDonald. "Ao observar a sua incompletude, podemos ter uma noção de como [os enxames] crescem. Até agora, confirmámos cerca de uma dúzia de galáxias, mas estamos apenas vendo a ponta do iceberg.Ele espera que os cientistas possam obter uma imagem ainda melhor de IDCS 1426 em 2018, com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb - um telescópio infravermelho centenas de vezes mais sensível que o Spitzer, telescópio este que foi o primeiro a detetar o enxame.

"As pessoas tinham quase posto de lado esta ideia de encontrar enxames no visível e no infravermelho, em favor de assinaturas em raios-X e no rádio," observa McDonald. "Estamos agora a trazê-la novamente ao de cima e a dizer que é na verdade uma maneira fantástica de encontrar enxames. Ela sugere que precisamos, talvez, de nos diversificar um pouco no que toca a encontrar estes objetos."
Fonte: Astronomia Online                    




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