Uma equipe internacional de cientistas
descobriu uma onda gigante de gás quente no aglomerado de galáxias Perseu.
A onda foi detectada combinando dados do Observatório de Raios-X
Chandra, da NASA, com observações de rádio e simulações de computador. Com
cerca de 200.000 anos-luz, ela possui em média duas vezes o tamanho da nossa
própria Via Láctea.
Os aglomerados de galáxias são as maiores
estruturas ligadas à gravidade no universo hoje. Com cerca de 11 milhões de
anos-luz e localizado a aproximadamente de 240 milhões de anos-luz de
distância, a maior parte da matéria observável de Perseu toma a forma de gás
penetrante com dezenas de milhões de graus, tão quente que só brilha em raios-X.
As observações de Chandra revelaram uma variedade de estruturas
neste gás, de bolhas vastas sopradas pelo buraco negro supermassivo na galáxia
central do conjunto, NGC 1275, a uma característica côncava enigmática
conhecida como “baía”.
Os pesquisadores dizem que essa baía, ou “onda”, se formou bilhões
de anos atrás, depois de um pequeno aglomerado de galáxias passar por Perseu e
fazer com que seu grande suprimento de gás se espalhasse em torno de um enorme
volume de espaço.
A forma côncava não poderia ter se formado
através de bolhas lançadas pelo buraco negro. Observações de rádio usando o
Karl G. Jansky Very Large Array mostraram que a baía não produz nenhuma
emissão, o oposto do que os cientistas esperariam de características associadas
com a atividade de buracos negros.
Assim, os pesquisadores combinaram um total de
10,4 dias de dados de alta resolução com 5,8 dias de observações a energias
entre 700 e 7000 elétrons volts. Para comparação, a luz visível tem energias
entre cerca de dois e três elétrons volts. Os cientistas então filtraram os
dados de Chandra para destacar as bordas das estruturas e revelar seus detalhes
sutis.
Em seguida, eles compararam a imagem de Perseu aprimorada com
simulações computacionais de fusões de galáxias desenvolvidas por John ZuHone,
astrofísico do Centro Harvard-Smithsonian.
“As fusões de galáxias representam a última fase da formação de
estruturas no cosmos”, disse ZuHone. “Simulações hidrodinâmicas de fusão nos
aglomerados nos permitem gerar características de gás quente e ajustar
parâmetros físicos, como o campo magnético. Então, podemos tentar
correspondê-las às características detalhadas das estruturas que observamos em
raios-X”.
Uma simulação explica a formação da baía. Nela,
o gás em um grande agrupamento similar a Perseu se estabelece em dois
componentes, uma região central “fria” com temperaturas em torno de 30 milhões
de Celsius, e uma zona circundante onde o gás é três vezes mais quente.
Em seguida, um pequeno aglomerado de galáxias contendo cerca de
mil vezes a massa da Via Láctea contorna o aglomerado maior, passando a cerca
de 650.000 anos-luz de seu centro.
A
interferência cria um distúrbio gravitacional que agita o gás como leite no
café, criando uma espiral em expansão de gás frio. Depois de cerca de 2,5
bilhões de anos, quando o gás chega a quase 500.000 anos-luz do centro, vastas
ondas se formam em sua periferia, e centenas de milhões de anos são necessários
até se dissiparem.
Estas ondas são versões gigantes das ondas Kelvin-Helmholtz, que
aparecem onde quer que haja uma diferença de velocidade através da interface de
dois fluidos, como o vento soprando sobre a água. Elas podem ser encontradas no
oceano, em formações de nuvens na Terra e em outros planetas, e até mesmo no
sol.
“Achamos
que a característica de baía que vemos em Perseu é parte de uma onda
Kelvin-Helmholtz, talvez a maior já identificada, que se formou da mesma forma
que a simulação mostra”, disse o principal autor do estudo, o cientista Stephen
Walker do Goddard Space Flight Center, da NASA. “Também identificamos
características semelhantes em dois outros aglomerados de galáxias, Centaurus e
Abell 1795”.
Os
pesquisadores ainda descobriram que o tamanho das ondas corresponde à força do
campo magnético do aglomerado. Se for muito fraco, as ondas atingem tamanhos
muito maiores do que os observados. Se for muito forte, não se formam.
Hypescience
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