NASA Webb 'Perfura' Aglomerado de Balas e Refina sua Massa

O Telescópio Espacial James Webb da NASA recentemente mirou no Aglomerado Bala — fornecendo imagens altamente detalhadas que mostram uma abundância nunca vista de galáxias extremamente tênues e distantes. Usando as nítidas observações do Webb no infravermelho próximo desta região, os pesquisadores mapearam de forma mais completa o conteúdo dos aglomerados de galáxias em colisão . 

Aglomerado de balas (Imagem de Webb e Chandra) Créditos Imagem:NASA, ESA, CSA, STScI, CXC

“Com as observações de Webb, medimos cuidadosamente a massa do Aglomerado Bullet com o maior conjunto de dados de lentes até o momento, desde os núcleos dos aglomerados de galáxias até suas periferias”, disse Sangjun Cha, principal autor do artigo publicado no The Astrophysical Journal Letters e doutorando na Universidade Yonsei em Seul, Coreia do Sul. (Estudos anteriores do Aglomerado Bullet com outros telescópios basearam-se em significativamente menos dados de lentes, o que resultou em estimativas menos precisas da massa do sistema.)

“As imagens de Webb melhoram drasticamente o que podemos medir nesta cena — incluindo a identificação da posição de partículas invisíveis conhecidas como matéria escura ”, disse Kyle Finner, coautor e cientista assistente do IPAC no Caltech em Pasadena, Califórnia.

Mapeando a Matéria Escura

Todas as galáxias são compostas de estrelas, gás, poeira e matéria escura, que estão unidos pela gravidade. O Aglomerado Bala é composto por dois conjuntos muito massivos de galáxias, conhecidos como aglomerados de galáxias, que estão unidos pela gravidade.

Esses aglomerados de galáxias atuam como lentes gravitacionais , ampliando a luz das galáxias de fundo. "As lentes gravitacionais nos permitem inferir a distribuição da matéria escura", disse James Jee, coautor, professor da Universidade Yonsei e pesquisador associado da UC Davis, na Califórnia.

Para visualizar as lentes gravitacionais e a matéria escura, pense em um lago cheio de água cristalina e seixos. "Você não consegue ver a água a menos que haja vento, o que causa ondulações", explicou Jee. "Essas ondulações distorcem o formato dos seixos abaixo, fazendo com que a água atue como uma lente." O mesmo acontece no espaço, mas a água é matéria escura e os seixos são galáxias de fundo.

No total, a equipe mediu milhares de galáxias nas imagens do Webb para "pesar" com precisão tanto a massa visível quanto a invisível nesses aglomerados de galáxias. Eles também mapearam e mediram cuidadosamente a luz coletiva emitida por estrelas que não estão mais vinculadas a galáxias individuais — conhecidas como estrelas intraaglomeradas.

O mapa revisado do Aglomerado Bullet é mostrado em uma nova imagem: sobrepostos a uma imagem da NIRCam (Câmera de Infravermelho Próximo) do Webb, estão dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA, que mostram gás quente em rosa, incluindo o formato de bala à direita. Medições refinadas da matéria escura, calculadas pela equipe usando as observações do Webb, são representadas em azul. (Veja os aglomerados de galáxias definidos dentro dos círculos tracejados .)

Suas descobertas são convincentes: "Confirmamos que a luz intraaglomerado pode ser um rastreador confiável de matéria escura, mesmo em um ambiente altamente dinâmico como o Aglomerado Bala", disse Cha. Se essas estrelas não estiverem ligadas a galáxias, mas à matéria escura do aglomerado, pode ser mais fácil obter informações mais específicas sobre a matéria invisível.

Visto como um todo, as novas medições dos pesquisadores refinam significativamente o que sabemos sobre como a massa se distribui pelo Aglomerado Bala. O aglomerado de galáxias à esquerda tem uma área de massa alongada e assimétrica ao longo da borda esquerda da região azul, o que é uma pista que aponta para fusões anteriores naquele aglomerado.

A matéria escura não emite, reflete ou absorve luz, e as descobertas da equipe indicam que a matéria escura não apresenta sinais de autointeração significativa. Se a matéria escura interagisse de fato nas observações de Webb, a equipe observaria um descompasso entre as galáxias e suas respectivas matérias escuras.

"À medida que os aglomerados de galáxias colidiam, seu gás era arrastado para fora e deixado para trás, o que os raios X confirmam", disse Finner. As observações de Webb mostram que a matéria escura ainda se alinha com as galáxias — e não foi arrastada para longe.

Embora medições anteriores com outros telescópios também tenham identificado massa invisível além da massa presente nas galáxias, ainda era possível que a matéria escura interagisse consigo mesma em algum grau. Essas novas observações impõem limites mais fortes ao comportamento das partículas de matéria escura.

'Repetindo' a colisão

Os novos e estranhos aglomerados e a linha alongada de massa que a equipe identificou podem significar que o Aglomerado Bala foi produzido por mais de uma colisão de aglomerados de galáxias bilhões de anos atrás.

O aglomerado maior, que agora está à esquerda, pode ter sofrido uma pequena colisão antes de se chocar contra o aglomerado de galáxias agora à direita. O mesmo aglomerado maior também pode ter sofrido uma interação violenta posteriormente, causando uma agitação adicional em seu conteúdo. "Um cenário mais complexo levaria a um enorme alongamento assimétrico, como o que vemos à esquerda", disse Jee.

A cabeça de um 'gigante'

O Aglomerado Bala é enorme, mesmo na vasta extensão do espaço. A NIRCam do Webb cobriu uma parte significativa dos enormes detritos com suas imagens, mas não a totalidade. "É como olhar para a cabeça de um gigante", disse Jee. "As imagens iniciais do Webb nos permitem extrapolar o quão pesado é todo o 'gigante', mas precisaremos de observações futuras de todo o 'corpo' do gigante para medições precisas."

Em um futuro próximo, os pesquisadores também terão imagens expansivas de infravermelho próximo do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA , cujo lançamento está previsto para maio de 2027. "Com o Roman, teremos estimativas completas da massa de todo o Bullet Cluster, o que nos permitirá recriar a colisão real em computadores", disse Finner.

O Aglomerado Bullet fica na constelação de Carina, a 3,8 bilhões de anos-luz da Terra.

Webbtelescope.org