Chandra ajuda astrônomos a descobrir uma galáxia surpreendentemente solitária

Uma galáxia distante - e solitária - parece ter atraído e assimilado todas as suas antigas galáxias companheiras. 

Crédito: Raio-X: NASA/CXC/Univ. de Torino/V. Missaglia et al.; Óptico: NASA/ESA/STScI & Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA; Infravermelho: NASA/ESA/STScI; Rádio: NRAO/AUI/NSF Imagem, legenda e vídeos de imprensa

Este resultado feito com o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o Observatório Internacional Gemini pode empurrar os limites para a rapidez com que os astrônomos esperam que as galáxias cresçam no início do universo. 

A galáxia inesperadamente solo está localizada a cerca de 9,2 bilhões de anos-luz da Terra e contém um quasar, um buraco negro supermassivo que puxa gás no centro da galáxia e conduz poderosos jatos de matéria vistos em ondas de rádio. O ambiente desta galáxia, conhecido como 3C 297, parece ter as principais características de um aglomerado de galáxias, estruturas enormes que geralmente contêm centenas ou mesmo milhares de galáxias. No entanto, o 3C 297 está sozinho. 

"Parece que temos um aglomerado de galáxias que está faltando quase todas as suas galáxias", disse Valentina Missaglia, da Universidade de Turim, na Itália, que liderou o estudo. "Esperávamos ver pelo menos uma dúzia de galáxias do tamanho da Via Láctea, mas vemos apenas uma." 

Missaglia e seus colegas veem duas características-chave de um aglomerado de galáxias nos dados de raios-X do Chandra. Primeiro, os dados de raios-X revelam que a galáxia solitária é cercada por grandes quantidades de gás com temperaturas de dezenas de milhões de graus - algo normalmente visto em aglomerados de galáxias. 

Em segundo lugar, o jato do buraco negro supermassivo criou uma intensa fonte de raios-X a cerca de 140.000 anos-luz de distância, o que implica que ele se transformou em gás ao redor da galáxia. Uma terceira característica dos aglomerados de galáxias possuídos pelo 3C 297, relatado anteriormente nos dados do Karl G. Jansky Very Large Array, é que um dos jatos de rádio está dobrado, mostrando que ele interagiu com seus arredores. 

Apesar de ter essas características importantes de um aglomerado de galáxias, os dados da equipe de Missállia do Observatório Gemini, no Havaí, revelaram que nenhuma das 19 galáxias que aparecem perto de 3C 297 em uma imagem óptica Gemini, e que têm medições precisas de distância, estão realmente na mesma distância que a galáxia solitária. 

"A questão é: o que aconteceu com todas essas galáxias?", disse o coautor Juan Madrid, da Universidade do Texas, Vale do Rio Grande. "Achamos que a atração gravitacional de uma grande galáxia combinada com as interações entre as galáxias era muito forte, e elas se fundiram com a grande galáxia. Para essas galáxias, aparentemente, a resistência era fútil." 

Os pesquisadores acreditam que o 3C 297 não é mais um aglomerado de galáxias, mas um "grupo fóssil". Este é o estágio final de uma galáxia puxando e se fundindo com várias outras galáxias. Embora muitos outros grupos fósseis tenham sido detectados antes, este é particularmente distante, a 9,2 bilhões de anos-luz de distância. (Os detentores de recordes anteriores para grupos fósseis estavam a distâncias de 4,9 e 7,9 bilhões de anos-luz.) 

"Pode ser um desafio explicar como o universo pode criar esse sistema apenas 4,6 bilhões de anos após o Big Bang", disse o coautor Mischa Schirmer, do Instituto Max Planck de Astronomia. "Isso não quebra nossas ideias de cosmologia, mas começa a empurrar os limites sobre a rapidez com que as galáxias e os aglomerados de galáxias devem ter se formado." 

Os autores não podem descartar a presença de galáxias anãs em torno de 3C 297, mas sua presença ainda não explicaria a falta de galáxias maiores como a Via Láctea. Exemplos próximos são M87 no Aglomerado de Virgem, que teve grandes companheiros galácticos por bilhões de anos. No entanto, o 3C 297 passará bilhões de anos essencialmente sozinho. 

O novo estudo foi publicado na edição de janeiro de 2023 do The Astrophysical Journal, disponível aqui. 

Observações anteriores do Chandra com duração de apenas três horas mostraram indícios do gás quente visto no novo estudo, conforme relatado pela coautora Chiara Stuardi em um artigo publicado na edição de abril de 2018 da The Astrophysical Journal Supplement Series, disponível aqui. Observações muito mais profundas do Chandra, no entanto, foram necessárias para confirmá-lo. As observações do Chandra de 3C 297 foram tomadas ao longo de um tempo total de 2,5 dias em abril e agosto de 2021 e 2022. 

O Marshall Space Flight Center da NASA gerencia o programa Chandra. O Centro de Raios-X Chandra do Observatório Astrofísico Smithsonian controla as operações científicas de Cambridge, Massachusetts, e as operações de voo de Burlington, Massachusetts. O Observatório Internacional Gemini é operado pelo NOIRLab da NSF.

Fonte: Chandra.si.edu