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 mil 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.
Imagem detalhada
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 7.000 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”, explicou.
Simulação
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 graus Celsius, e uma zona circundante onde o gás é três vezes mais quente.
(dr) NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al. and NASA's Goddard Space Flight Center/Stephen Walker et al.
Esta animação dissolve-se entre duas visões diferentes de gás quente no conjunto de galáxias de Perseu. A primeira é a melhor visão de Chandra, e a imagem maior incorpora dados adicionais em um campo de visão mais amplo.
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 mil 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 mil 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, 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”, acrescentou.
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.
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