Ocultos em uma colisão distante de aglomerados de galáxias estão fios de gás que lembram a nave estelar Enterprise - uma nave espacial icônica da franquia "Star Trek".

Aglomerados de galáxias - estruturas cósmicas contendo centenas ou até milhares de galáxias - são os maiores objetos do Universo mantidos juntos pela gravidade. Um gás de vários milhões de graus preenche o espaço entre as galáxias individuais. A massa do gás quente é cerca de seis vezes maior do que a de todas as galáxias combinadas. Este gás superaquecido é invisível aos telescópios ópticos, mas brilha intensamente em raios-X, portanto, um telescópio de raios-X como o Observatório de raios-X Chandra da NASA é necessário para estudá-lo.

Ao combinar os raios X com outros tipos de luz, como ondas de rádio, uma imagem mais completa desses importantes objetos cósmicos pode ser obtida. Uma nova imagem composta do aglomerado de galáxias Abell 1033, incluindo raios-X de Chandra (roxo) e emissão de rádio da rede Low-Frequency Array (LOFAR) na Holanda (azul), faz exatamente isso. A emissão óptica do Sloan Digital Sky Survey também é mostrada. O aglomerado de galáxias está localizado a cerca de 1,6 bilhões de anos-luz da Terra.

Usando dados de raio-X e rádio, os cientistas determinaram que Abell 1033 é na verdade dois aglomerados de galáxias em processo de colisão. Este evento extraordinariamente energético, acontecendo de cima para baixo na imagem, produziu turbulência e ondas de choque, semelhantes a estrondos sônicos produzidos por um avião se movendo mais rápido do que a velocidade do som.

Em Abell 1033, a colisão interagiu com outro processo cósmico energético - a produção de jatos de partículas de alta velocidade pela matéria espiralando em um buraco negro supermassivo, neste caso, um localizado em uma galáxia em um dos aglomerados. Esses jatos são revelados por emissão de rádio nos lados esquerdo e direito da imagem. A emissão de rádio é produzida por elétrons espiralando em torno das linhas do campo magnético, um processo denominado emissão síncrotron.

Os elétrons nos jatos estão viajando a uma velocidade muito próxima à da luz. Conforme a galáxia e seu buraco negro se moviam em direção à parte inferior da imagem, o jato da direita diminuiu a velocidade enquanto se transformava em gás quente no outro aglomerado de galáxias. O jato à esquerda não diminuiu a velocidade porque encontrou muito menos gás quente, dando uma aparência deformada aos jatos, em vez da linha reta que normalmente é vista.

Esta imagem de Abell 1033 também fornece um exemplo de "pareidolia", um fenômeno psicológico em que formas e padrões familiares são vistos em dados aleatórios. Em Abell 1033, as estruturas nos dados criam uma semelhança incrível com muitas das representações da nave estelar fictícia Enterprise de Star Trek.

Em termos de pesquisa astrofísica, um estudo detalhado da imagem mostra que a energia dos elétrons na "seção disco" e no pescoço da emissão de rádio em forma de nave estelar em Abell 1033 é maior do que a encontrada na seção da unidade estelar no canto inferior esquerdo (veja os rótulos). Isso sugere que os elétrons foram reenergizados, presumivelmente quando os jatos interagem com turbulência ou ondas de choque no gás quente. Os elétrons energéticos que produzem a emissão de rádio normalmente perdem quantidades substanciais de energia ao longo de dezenas a centenas de milhões de anos à medida que irradiam. A emissão de rádio se tornaria indetectável. Contudo, a emissão de rádio amplamente estendida observada em Abell 1033, estendendo-se por cerca de 500, 000 anos-luz, implica que os elétrons energéticos estão presentes em grandes quantidades e com energias mais altas do que se pensava anteriormente. Uma ideia é que os elétrons receberam um impulso adicional de energia por meio de episódios extras de choques e turbulência.

Outras fontes de emissão de rádio na imagem, além do objeto em forma de nave estelar, são os jatos mais curtos de outra galáxia (rotulados de "jatos curtos") e uma "rádio fênix" consistindo de uma nuvem de elétrons que desapareceu na emissão de rádio, mas foi reenergizada quando ondas de choque comprimiram a nuvem. Isso fez com que a nuvem brilhasse mais uma vez nas frequências de rádio, conforme relatamos em 2015.

A equipe que fez este estudo usará observações com Chandra e LOFAR para procurar mais exemplos de aglomerados de galáxias em colisão com emissão de rádio deformada, para ampliar sua compreensão desses objetos energéticos.

Um artigo descrevendo este resultado foi publicado no dia 4 de outubro, Edição de 2017 de Avanços da Ciência .