Astrônomos descobrem companheira de fusão e ponte de matéria escura desaparecidas no aglomerado de Perseu

Uma equipe internacional de astrônomos solucionou um dos mistérios cósmicos mais antigos ao descobrir evidências diretas de um objeto massivo e há muito perdido que colidiu com o aglomerado de Perseu. Usando dados de alta resolução do Telescópio Subaru, os pesquisadores rastrearam com sucesso os resquícios dessa fusão ancestral através da distribuição da matéria escura.

 Matéria escura no Aglomerado de Perseu. A distribuição da matéria escura (em azul) é sobreposta em uma imagem obtida pela Hyper Sprime-Cam no Telescópio Subaru. O subaglomerado recém-detectado, localizado próximo à galáxia NGC 1264, situa-se a cerca de 1,4 milhão de anos-luz a oeste (lado direito da imagem) da galáxia central de Perseu, NGC 1275. Uma tênue ponte conecta as duas estruturas. Crédito: HyeongHan et al.

Aglomerados de galáxias, compostos por milhares de galáxias unidas pela gravidade, estão entre as estruturas mais massivas do universo. Eles crescem por meio de fusões energéticas — alguns dos eventos mais poderosos desde o Big Bang.

Localizado a cerca de 240 milhões de anos-luz da Terra, o aglomerado de Perseu tem uma massa equivalente a 600 trilhões de sóis (chamadas massas solares). Durante décadas, os astrônomos acreditaram que ele já havia se estabilizado em um estado pós-fusão. Sua aparente falta de assinaturas claras de fusão lhe rendeu a reputação de ser o "exemplo clássico" de um aglomerado relaxado.

No entanto, avanços em técnicas de observação permitiram que pesquisadores examinassem mais profundamente sua estrutura, descobrindo evidências sutis, porém convincentes, de perturbações passadas. Isso levanta um mistério fundamental: se há sinais de uma colisão, onde está o objeto que a colidiu?

Para solucionar o mistério, a equipe analisou dados de arquivo da Hyper Suprime-Cam no Telescópio Subaru. Lentes gravitacionais — um fenômeno em que objetos massivos desviam a luz de galáxias de fundo — serviram como uma ferramenta poderosa para mapear a matéria escura invisível.

Por meio dessa técnica, os pesquisadores identificaram um enorme aglomerado de matéria escura, com aproximadamente 200 trilhões de massas solares , localizado a cerca de 1,4 milhão de anos-luz a oeste do núcleo do aglomerado. Notavelmente, essa estrutura está conectada ao núcleo do aglomerado de Perseu por uma tênue, mas estatisticamente significativa, "ponte de matéria escura", fornecendo evidências diretas de interação gravitacional passada entre eles.

Simulações numéricas conduzidas pela equipe sugerem que essa subestrutura de matéria escura colidiu com o aglomerado de Perseu há cerca de cinco bilhões de anos. Os resquícios dessa colisão ainda moldam a estrutura atual do aglomerado.

"Esta é a peça que faltava que estávamos procurando", diz o Dr. James Jee, autor correspondente do estudo publicado na Nature Astronomy . "Todas as formas estranhas e o gás em espiral observados no aglomerado de Perseu agora fazem sentido no contexto de uma grande fusão."

"Foi preciso coragem para desafiar o consenso predominante, mas os resultados da simulação de nossos colaboradores e observações recentes dos telescópios espaciais Euclid e XRISM apoiam fortemente nossas descobertas", continua o Dr. HyeongHan Kim, primeiro autor do estudo.

"Esse avanço foi possível pela combinação de dados de imagens profundas do Telescópio Subaru com técnicas avançadas de lentes gravitacionais que desenvolvemos, demonstrando o poder das lentes para revelar a dinâmica oculta das estruturas mais massivas do universo", diz o Dr. Jee.

Phys.org