Desembaraçando um nó de aglomerados de galáxias

Astrônomos capturaram uma colisão espetacular e contínua entre pelo menos três aglomerados de galáxias. Dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, XMM-Newton da ESA (Agência Espacial Européia) e um trio de radiotelescópios estão ajudando os astrônomos a descobrir o que está acontecendo nesta cena confusa. 

Aglomerado de galáxias Abell 2256. Crédito: Raio-X: Chandra: NASA/CXC/Univ. de Bolonga/K. Rajpurohit et al.; XMM-Newton: ESA/XMM-Newton/Univ. de Bolonga/K. Rajpurohit et al. Rádio: LOFAR: LOFAR/ASTRON; GMRT: NCRA/TIFR/GMRT; VLA: NSF/NRAO/VLA; Óptico/IR: Pan-STARRS

Colisões e fusões como essa são a principal maneira pela qual os aglomerados de galáxias podem crescer nos gigantescos edifícios cósmicos vistos hoje. Estes também atuam como os maiores aceleradores de partículas do universo. O gigante aglomerado de galáxias formado a partir desta colisão é Abell 2256, localizado a 780 milhões de anos-luz da Terra. 

Esta imagem composta de Abell 2256 combina raios-X de Chandra e XMM em azul com dados de rádio coletados pelo Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), Low Frequency Array (LOFAR) e Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). tudo em vermelho, além de dados ópticos e infravermelhos de Pan-STARRs em branco e amarelo pálido.

Os astrônomos que estudam esse objeto estão tentando descobrir o que levou a essa estrutura de aparência incomum. Cada telescópio conta uma parte diferente da história. Os aglomerados de galáxias são alguns dos maiores objetos do universo, contendo centenas ou até milhares de galáxias individuais. Além disso, eles contêm enormes reservatórios de gás superaquecido, com temperaturas de vários milhões de graus Fahrenheit. Apenas telescópios de raios-X como Chandra e XMM podem ver esse gás quente.

A emissão de rádio neste sistema surge de um conjunto ainda mais complexo de fontes. A primeira são as próprias galáxias, nas quais o sinal de rádio é gerado por partículas que explodem em jatos de buracos negros supermassivos em seus centros. Esses jatos estão disparando no espaço em linhas retas e estreitas (aquelas marcadas como “C” e “I” na imagem anotada, usando o sistema de nomenclatura do astrônomo) ou desacelerando à medida que os jatos interagem com o gás em que estão correndo, criando formas complexas e filamentos (“A”, “B” e “F”). A Fonte F contém três fontes, todas criadas por um buraco negro em uma galáxia alinhada com a fonte mais à esquerda deste trio.

As ondas de rádio também vêm de enormes estruturas filamentosas (rotuladas de “relíquia”), localizadas principalmente ao norte das galáxias emissoras de rádio, provavelmente geradas quando a colisão criou ondas de choque e partículas aceleradas no gás por mais de dois milhões de anos-luz. Um artigo analisando essa estrutura foi publicado no início deste ano por Kamlesh Rajpurohit, da Universidade de Bolonha, na Itália, na edição de março de 2022 do The Astrophysical Journal. Este é o Documento I de uma série contínua que estuda diferentes aspectos desse sistema de aglomerados de galáxias em colisão. 

Finalmente, há um “halo” de emissão de rádio localizado próximo ao centro da colisão. Como esse halo se sobrepõe à emissão de raios-X e é mais escuro que a estrutura filamentosa e as galáxias, outra imagem de rádio foi produzida para enfatizar a fraca emissão de rádio. O Artigo II liderado por Rajpurohit, recentemente publicado na revista Astronomy and Astrophysics, apresenta um modelo de que a emissão do halo pode ser causada pela reaceleração de partículas por rápidas mudanças na temperatura e densidade do gás à medida que a colisão e fusão dos aglomerados prosseguem . Este modelo, no entanto, é incapaz de explicar todas as características dos dados de rádio, destacando a necessidade de um estudo mais teórico deste e de objetos semelhantes.

Fonte: phys.org