Um aglomerado de galáxias "calmo" esconde um violento cenário cósmico que levou 4 bilhões de anos para se estabilizar.

O aglomerado de galáxias Abell 2029 é por vezes descrito como "o aglomerado mais tranquilo do universo". Este título não se deve a uma atmosfera serena, mas sim à aparente calma e tranquilidade do gás superaquecido que permeia o aglomerado. 

 Raio X e imagem óptica de Abell 2029. Crédito: Raio X: NASA/CXC/CfA/C. Watson e outros; Óptico: PanSTARRS; Processamento de imagem: NASA/CXC/SAO/N. Wolk e P. Edmonds 

Novas observações do Observatório de Raios X Chandra da NASA mostram claramente que Abell 2029 teve uma história muito mais rica do que sua configuração atual sugere. O estudo mais recente revela que Abell 2029 ainda está se estabilizando após uma colisão tumultuosa com outro aglomerado menor, ocorrida há cerca de 4 bilhões de anos.

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas do universo mantidas unidas pela gravidade. São compostos por centenas ou até milhares de galáxias, matéria escura invisível e uma enorme quantidade de gás que preenche o espaço entre as galáxias. Esse gás é tipicamente aquecido a milhões de graus, o que faz com que brilhe na luz dos raios X.

Uma equipe liderada por astrônomos da Universidade de Boston (BU) e do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA) obteve a observação de raios X mais profunda já feita deste aglomerado usando o Chandra. Os resultados são descritos em um artigo do Astrophysical Journal liderado por Courtney Watson, da BU e do CfA.

Os dados do Chandra revelam sinais claros de que este aglomerado não teve uma história comum. Esta nova imagem composta mostra evidências das travessuras anteriores do aglomerado na forma semelhante a um náutilo observada nos dados do Chandra (azul). A luz visível de estrelas e galáxias no mesmo campo de visão aparece principalmente branca em uma imagem do Pan-STARRS, um telescópio no Havaí.

A equipe acredita que o formato espiral no gás quente se formou quando o gás no aglomerado foi deslocado lateralmente devido aos efeitos gravitacionais da colisão do aglomerado — semelhante a como o vinho se move em uma taça. A espiral de oscilação em Abell 2029 é uma das mais longas já observadas, estendendo-se por cerca de dois milhões de anos-luz a partir do centro do aglomerado.

Existem várias outras evidências importantes da colisão passada, nunca antes vistas juntas em um mesmo conjunto, permitindo à equipe rastrear o histórico de colisões do aglomerado com detalhes sem precedentes. Por exemplo, a equipe observa indícios de um amplo " respingo " de gás mais frio criado pela colisão. Também pode haver uma onda de choque — semelhante a um estrondo sônico de um avião supersônico — no gás superaquecido remanescente da colisão.

Por fim, há uma estrutura em forma de "baía" no gás quente, que os pesquisadores acreditam ser causada por uma sobreposição entre as partes externas da espiral e o gás arrancado do aglomerado menor à medida que este passava pelo maior. Embora os autores acreditem que seja um resquício da colisão, outras explicações para essa estrutura também são possíveis.

Simulações computacionais da colisão sugerem que o aglomerado menor tinha cerca de dez vezes menos massa que o maior. A espiral de oscilação se formou quando o aglomerado menor fez sua primeira passagem pelo maior, arrastando seu gás lateralmente. A gravidade do aglomerado maior então fez com que o outro aglomerado desacelerasse e fosse puxado de volta para uma segunda colisão. Isso gerou uma frente de choque e deixou um rastro de material, formando a região de respingo.

Para desvendar essas diversas características, os autores utilizaram uma técnica especial que examinou o quanto o gás quente do aglomerado se desvia de uma forma simétrica. A maior parte do gás quente é simétrica e tem uma forma aproximadamente oval. Os autores removeram ("subtraíram") essa forma oval simétrica da imagem original de raios X. A emissão de raios X restante na "imagem subtraída" mostra claramente as características incomuns da espiral oscilante, da baía e da área de impacto. A frente de choque é muito tênue para ser vista nesta imagem.

A nova imagem composta combina as imagens originais de raios X e as imagens de raios X subtraídas das observações profundas do Chandra em Abell 2029. A imagem de raios X subtraída (azul claro) mostra de forma impressionante a espiral em movimento. A maior parte da imagem original de raios X apresenta uma cor azul mais escura, com exceção do centro da imagem, que é azul claro. Duas outras características — a baía e a área de respingos — estão identificadas em uma versão anotada. O brilho da imagem original foi reduzido nesta imagem para melhor visualizar a imagem subtraída.

Phys.org