p Esta imagem de raios-X do gás quente no aglomerado de galáxias Perseus foi feita a partir de 16 dias de observações do Chandra. Os pesquisadores então filtraram os dados de uma forma que iluminou o contraste das bordas para tornar os detalhes sutis mais óbvios. Um oval destaca a localização de uma onda enorme que está rolando pelo gás. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA / Stephen Walker et al.
p Combinando dados do Observatório de Raios-X Chandra da NASA com observações de rádio e simulações de computador, uma equipe internacional de cientistas descobriu uma vasta onda de gás quente no aglomerado de galáxias de Perseus, nas proximidades. Abrangendo cerca de 200, 000 anos-luz, a onda tem cerca de duas vezes o tamanho da nossa própria galáxia, a Via Láctea. p Os pesquisadores dizem que a onda se formou bilhões de anos atrás, depois que um pequeno aglomerado de galáxias roçou Perseu e fez seu vasto suprimento de gás espalhar-se por um enorme volume do espaço.
p "Perseus é um dos aglomerados próximos mais massivos e o mais brilhante em raios-X, então os dados do Chandra nos fornecem detalhes incomparáveis, "disse o cientista-chefe Stephen Walker do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "A onda que identificamos está associada ao sobrevôo de um aglomerado menor, o que mostra que a atividade de fusão que produziu essas estruturas gigantes ainda está em andamento. "
p Um artigo descrevendo as descobertas aparece na edição de junho de 2017 da revista
Avisos mensais da Royal Astronomical Society .
p Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas limitadas pela gravidade no universo hoje. Cerca de 11 milhões de anos-luz de diâmetro e localizados a cerca de 240 milhões de anos-luz de distância, o aglomerado de galáxias Perseus tem o nome de sua constelação hospedeira. Como todos os aglomerados de galáxias, a maior parte de sua matéria observável assume a forma de um gás penetrante com média de dezenas de milhões de graus, tão quente que só brilha em raios-X.
Uma onda que mede 200, 000 anos-luz percorrendo o aglomerado de galáxias de Perseus, de acordo com observações do Observatório de raios-X Chandra da NASA juntamente com uma simulação de computador. A simulação mostra a perturbação gravitacional resultante da passagem distante de um aglomerado de galáxias com cerca de um décimo da massa do aglomerado de Perseus. O evento faz com que o gás mais frio no centro do aglomerado Perseus forme uma vasta espiral em expansão, que no final das contas forma ondas gigantes que duram centenas de milhões de anos em sua periferia. Acredita-se que eventos de fusão como esse ocorram a cada três ou quatro bilhões de anos em aglomerados como o Perseus. Crédito:Goddard Space Flight Center da NASA p As observações do Chandra revelaram uma variedade de estruturas neste gás, de vastas bolhas sopradas pelo buraco negro supermassivo na galáxia central do aglomerado, NGC 1275, a uma feição côncava enigmática conhecida como "baía".
p A forma côncava da baía não pode ter se formado por meio de bolhas lançadas pelo buraco negro. As observações de rádio usando o Karl G. Jansky Very Large Array no centro do Novo México mostram que a estrutura da baía não produz emissão, o oposto do que os cientistas esperariam das características associadas à atividade dos buracos negros. Além disso, modelos padrão de gás espirrado normalmente produzem estruturas que apresentam arco na direção errada.
p Walker e seus colegas recorreram às observações existentes do Chandra no aglomerado de Perseus para investigar a baía. Eles combinaram um total de 10,4 dias de dados de alta resolução com 5,8 dias de observações de campo amplo com energias entre 700 e 7, 000 elétron-volts. Para comparação, a luz visível tem energias entre cerca de dois e três elétron-volts. Os cientistas então filtraram os dados do Chandra para destacar as bordas das estruturas e revelar detalhes sutis.
p Próximo, eles compararam a imagem de Perseus aprimorada nas bordas com simulações de computador de aglomerados de galáxias desenvolvidos por John ZuHone, astrofísica do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts. As simulações foram executadas no supercomputador Pleiades operado pela NASA Advanced Supercomputing Division no Ames Research Center no Vale do Silício, Califórnia. Embora ele não estivesse envolvido neste estudo, ZuHone coletou suas simulações em um catálogo online para ajudar os astrônomos a estudar aglomerados de galáxias.
p "As fusões de aglomerados de galáxias representam o último estágio da formação de estruturas no cosmos, "ZuHone disse." Simulações hidrodinâmicas de aglomerados de fusão nos permitem produzir recursos no gás quente e ajustar parâmetros físicos, como o campo magnético. Então, podemos tentar combinar as características detalhadas das estruturas que observamos em raios-X. "
p Esta animação se dissolve entre duas visões diferentes de gás quente no aglomerado de galáxias Perseus. O primeiro é a melhor visão de Chandra de gás quente na região central do aglomerado de Perseus, onde vermelho, verde e azul indicam raios-X de baixa energia a alta energia, respectivamente. A imagem maior incorpora dados adicionais em um campo de visão mais amplo. Foi especialmente processado para aumentar o contraste das bordas, revelando estruturas sutis no gás. A onda é marcada pela curva de arco ascendente perto da parte inferior, centralizado por volta das 7 horas. Crédito:NASA / CXC / SAO / E.Bulbul, et al. e Goddard Space Flight Center da NASA / Stephen Walker et al.
p Uma simulação parecia explicar a formação da baía. Iniciar, gás em um grande aglomerado semelhante ao Perseus se estabeleceu em dois componentes, uma região central "fria" com temperaturas em torno de 30 milhões de graus Celsius (54 milhões de graus Fahrenheit) 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, faltando seu centro por volta de 650, 000 anos-luz.
p O sobrevôo cria uma perturbação gravitacional que agita o gás como creme misturado ao café, criando uma espiral em expansão de gás frio. Após cerca de 2,5 bilhões de anos, quando o gás subiu quase 500, 000 anos-luz do centro, vastas ondas se formam e rolam em sua periferia por centenas de milhões de anos antes de se dissiparem.
p Essas ondas são versões gigantes das ondas Kelvin-Helmholtz, que aparecem onde quer que haja uma diferença de velocidade na interface de dois fluidos, como o vento soprando sobre a água. Eles podem ser encontrados no oceano, em formações de nuvens na Terra e outros planetas, no plasma perto da Terra, e até mesmo no sol.
p "Achamos que a forma da baía que vemos em Perseus é parte de uma onda Kelvin-Helmholtz, talvez o maior já identificado, que se formou da mesma maneira que a simulação mostra, "Walker disse." Nós também identificamos características semelhantes em dois outros aglomerados de galáxias, Centaurus and Abell 1795. "
p Os pesquisadores também descobriram que o tamanho das ondas corresponde à força do campo magnético do cluster. Se estiver muito fraco, as ondas atingem tamanhos muito maiores do que os observados. Se muito forte, eles não se formam de forma alguma. Este estudo permitiu aos astrônomos sondar o campo magnético médio em todo o volume desses aglomerados, uma medição que é impossível fazer por qualquer outro meio.
