Astrônomos europeus detectam novo componente de halo de rádio em um aglomerado de galáxias próximo

Usando o LOw Frequency ARray (LOFAR), astrônomos da Universidade de Bolonha, Itália e de outros lugares, conduziram observações de rádio do aglomerado de galáxias próximo Abell 2142. 

Como resultado, eles detectaram um novo componente do halo de rádio gigante do aglomerado. A descoberta foi apresentada em um artigo publicado em 15 de agosto no servidor de pré-impressão arXiv .  

Imagem RGB composta de Abell 2142: rádio (GMRT, 323 MHz) em vermelho, óptico (DSS-2, filtro vermelho) em verde e raios-X (XMM-Newton) em azul. Crédito: Bruno et al., 2023. 

Os aglomerados de galáxias contêm até milhares de galáxias unidas pela gravidade. Eles são as maiores estruturas gravitacionalmente conhecidas no universo e podem servir como excelentes laboratórios para estudar a evolução e a cosmologia das galáxias.

Os halos de rádio são enormes regiões de emissão de rádio difusa, geralmente encontradas nos centros de aglomerados de galáxias . No entanto, as emissões difusas geralmente têm brilho de superfície muito baixo, principalmente nas frequências de GHz, o que as torna difíceis de detectar. Seu brilho aumenta em frequências mais baixas , revelando a presença dessas regiões.

Um dos melhores instrumentos para estudar halos de rádio em baixas frequências com detalhes e sensibilidade sem precedentes é o LOFAR - devido à sua capacidade de obter imagens de rádio profundas, de alta resolução, alta fidelidade e baixa frequência.

Localizado a cerca de 1,24 milhão de anos-luz de distância, Abell 2142 (ou A2142, abreviadamente) é um aglomerado de galáxias luminosas de raios-X próximo. Ele contém pelo menos 900 galáxias (dentro de um raio de aproximadamente 11,4 milhões de anos-luz) que são organizadas hierarquicamente em muitas estruturas e subestruturas tipicamente constituídas por pequenos grupos.

Observações de rádio anteriores de Abell 2142 descobriram que ele hospeda um halo de rádio gigante com dois componentes, chamados H1 e H2, que são caracterizados por diferentes propriedades morfológicas e espectrais. H1, também conhecido como “núcleo”, é o mais brilhante, mais corporativo e arredondado dos dois. Quando se trata de H2, ou “crista”, ele é maior que H1, mais fraco e apresenta um formato alongado.

Recentemente, uma equipe de astrônomos liderada por Luca Bruno, da Universidade de Bolonha, decidiu observar mais de perto o halo de rádio em Abell 2142 usando o LOFAR. O estudo, complementado por dados de arquivo de rádio multifrequência e raios X, forneceu mais informações sobre a estrutura deste halo.

As observações LOFAR revelaram a presença do terceiro componente do halo de rádio – H3. Os resultados indicam que a emissão de rádio do H3 segue a distribuição térmica de raios X do meio intracluster (ICM) até escalas superiores a 6,5 ​​milhões de anos-luz.

H3 tem dimensões de cerca de 7,8 por 6,5 milhões de anos-luz, índice espectral de 1,57 e apresenta perfil de brilho de superfície exponencial, bem como correlação espacial sublinear de rádio/raios X. Essas descobertas permitiram à equipe classificar o H3 como um halo de rádio gigante de espectro ultra-íngreme. 

Tentando explicar a origem do H3, os autores do artigo oferecem duas hipóteses. Eles supõem que H3 pode ser resultado de uma fusão energética antiga ou reaceleração turbulenta ineficiente induzida por fusões menores em andamento.

“Em ambos os cenários, H2 poderia ter sido a parte interna de H3, que foi então remodelada pela turbulência na atual crista”, concluíram os investigadores.

Fonte: Phys.org