Cientistas do MIT descobriram um novo aglomerado de galáxias escondido à vista de todos. O cluster, que fica a apenas 2,4 bilhões de anos-luz da Terra, é composta de centenas de galáxias individuais e circunda um buraco negro supermassivo extremamente ativo, ou quasar.

O quasar central atende pelo nome de PKS1353-341 e é intensamente brilhante - tão brilhante que por décadas os astrônomos observando-o no céu noturno presumiram que o quasar estava sozinho em seu canto do universo, brilhando como uma fonte de luz solitária do centro de uma única galáxia.

Mas, como relata a equipe do MIT hoje no Astrophysical Journal , a luz do quasar é tão brilhante que obscureceu centenas de galáxias agrupadas ao seu redor.

Em sua nova análise, os pesquisadores estimam que existam centenas de galáxias individuais no aglomerado, que, tudo dito, é tão massivo quanto 690 trilhões de sóis. Nossa galáxia, a Via Láctea, para comparação, pesa cerca de 400 bilhões de massas solares.

A equipe também calcula que o quasar no centro do aglomerado é 46 bilhões de vezes mais brilhante que o sol. Sua extrema luminosidade é provavelmente o resultado de um frenesi temporário de alimentação:enquanto um imenso disco de material gira em torno do quasar, grandes pedaços de matéria do disco estão caindo e alimentando-o, fazendo com que o buraco negro irradie enormes quantidades de energia na forma de luz.

"Esta pode ser uma fase de curta duração pela qual os clusters passam, onde o buraco negro central faz uma refeição rápida, fica brilhante, e depois desaparece novamente, "diz o autor do estudo Michael McDonald, professor assistente de física no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT. "Pode ser um sinal que acabamos de ver. Em um milhão de anos, isso pode parecer uma bola de pelo difusa. "

McDonald e seus colegas acreditam que a descoberta deste aglomerado oculto mostra que pode haver outros aglomerados de galáxias semelhantes escondidos atrás de objetos extremamente brilhantes que os astrônomos registraram erroneamente como fontes únicas de luz. Os pesquisadores agora estão procurando por mais aglomerados de galáxias ocultas, que podem ser pistas importantes para estimar quanta matéria existe no universo e quão rápido o universo está se expandindo.

Os co-autores do artigo incluem o autor principal e aluno de pós-graduação do MIT Taweewat Somboonpanyakul, Henry Lin da Princeton University, Brian Stalder, do Large Synoptic Survey Telescope, e Antony Stark do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Fluffs ou pontos

Em 2012, McDonald e outros descobriram o cluster Phoenix, um dos aglomerados de galáxias mais massivos e luminosos do universo. O mistério para McDonald era por que esse cluster, que era tão intensamente brilhante e em uma região do céu que é facilmente observável, não tinha sido encontrado antes.

"Começamos a nos perguntar por que não o havíamos encontrado antes, porque é muito extremo em suas propriedades e muito brilhante, "McDonald diz." É porque tínhamos noções preconcebidas de como um cluster deveria ser. E isso não estava de acordo com isso, então perdemos isso. "

Em geral, ele diz que os astrônomos presumiram que os aglomerados de galáxias parecem "fofos, "emitindo um sinal muito difuso na banda de raios-X, ao contrário de mais brilhante, fontes pontuais, que foram interpretados como quasares ou buracos negros extremamente ativos.

"As imagens são todos pontos, ou fluffs, e os flocos são essas bolas gigantes de gás quente com um milhão de anos-luz que chamamos de aglomerados, e os pontos são buracos negros que estão acumulando gás e brilhando conforme esse gás entra em espiral, "McDonald diz." Essa ideia de que você poderia ter um buraco negro se acumulando rapidamente no centro de um aglomerado - não pensamos que fosse algo que acontecesse na natureza. "

Mas a descoberta da Phoenix provou que os aglomerados de galáxias podem de fato hospedar buracos negros imensamente ativos, levando McDonald a se perguntar:poderia haver outros aglomerados de galáxias próximos que foram simplesmente identificados incorretamente?

Um comedor extremo

Para responder a essa pergunta, os pesquisadores montaram uma pesquisa chamada CHiPS, para aglomerados ocultos à vista, que é projetado para reavaliar as imagens de raios-X tiradas no passado.

"Partimos de dados de arquivo de fontes pontuais, ou objetos que eram super brilhantes no céu, "Somboonpanyakul explica." Estamos procurando por fontes pontuais dentro de coisas fofas. "

Para cada fonte pontual que foi identificada anteriormente, os pesquisadores anotaram suas coordenadas e as estudaram mais diretamente usando o Telescópio Magellan, um poderoso telescópio óptico que fica nas montanhas do Chile. Se eles observaram um número maior do que o esperado de galáxias ao redor da fonte pontual (um sinal de que o gás pode derivar de um aglomerado de galáxias), os pesquisadores olharam para a fonte novamente, usando o Observatório de Raios-X Chandra, baseado no espaço da NASA, para identificar um estendido, fonte difusa em torno da fonte pontual principal.

"Cerca de 90 por cento dessas fontes não eram clusters, "McDonald diz." Mas o engraçado é que o pequeno número de coisas que estamos descobrindo é uma espécie de quebra de regras. "

O novo artigo relata os primeiros resultados da pesquisa CHiPS, que até agora confirmou um novo aglomerado de galáxias hospedando um buraco negro central extremamente ativo.

"O brilho do buraco negro pode estar relacionado a quanto ele está comendo, "McDonald diz." Isso é milhares de vezes mais brilhante do que um buraco negro típico no centro de um aglomerado, então é muito extremo em sua alimentação. Não temos ideia de quanto tempo isso está acontecendo ou continuará a acontecer. Descobrir mais dessas coisas nos ajudará a entender, este é um processo importante, ou apenas uma coisa estranha que só existe um no universo. "

A equipe planeja vasculhar mais dados de raios-X em busca de aglomerados de galáxias que podem ter sido perdidos da primeira vez.

"Se a pesquisa CHiPS puder encontrar o suficiente deles, seremos capazes de identificar a taxa específica de acreção no buraco negro, onde ele muda de geração principalmente de radiação para geração de energia mecânica, as duas formas principais de

produção de energia de buracos negros, "diz Brian McNamara, professor de física e astronomia da Universidade de Waterloo, que não participou da pesquisa. "Este objeto em particular é interessante porque contraria a tendência. Ou a massa do buraco negro supermassivo central é muito menor do que o esperado, ou a estrutura do fluxo de acreção é anormal. Os estranhos são os que mais nos ensinam. "

Além de lançar luz sobre a alimentação de um buraco negro, ou comportamento de acréscimo, a detecção de mais aglomerados de galáxias pode ajudar a estimar a velocidade com que o universo está se expandindo.

"Tomemos, por exemplo, o Titanic, "McDonald diz." Se você sabe onde os dois maiores pedaços caíram, você pode mapeá-los para trás para ver onde o navio bateu no iceberg. Do mesmo jeito, se você sabe onde todos os aglomerados de galáxias estão no universo, quais são as maiores peças do universo, e quão grandes eles são, e você tem algumas informações sobre como era o universo no início, que conhecemos do Big Bang, então você poderia mapear como o universo se expandiu. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.