Os astrónomos descobriram enormes estruturas circulares de rádio de origem desconhecida em torno de algumas galáxias. Agora, novas observações de uma chamada Cloverleaf sugerem que ela foi criada por grupos de galáxias em conflito.



O estudo destas estruturas, coletivamente chamadas ORCs (ímpares círculos de rádio), sob um tipo diferente de luz, ofereceu aos cientistas a oportunidade de investigar tudo, desde ondas de choque supersónicas até ao comportamento dos buracos negros.

“Esta é a primeira vez que alguém vê emissões de raios X associadas a um ORC”, disse Esra Bulbul, astrofísica do Instituto Max Planck de Física Extraterrestre em Garching, Alemanha, que liderou o estudo. "Era a chave que faltava para desvendar o segredo da formação do Trevo."

Um artigo descrevendo os resultados foi publicado em Astronomy &Astrophysics em 30 de abril.

Uma descoberta fortuita

Até 2021, ninguém sabia da existência de ORCs. Graças à tecnologia melhorada, as pesquisas de rádio tornaram-se sensíveis o suficiente para captar esses sinais fracos. Ao longo de alguns anos, os astrónomos descobriram oito destas estranhas estruturas espalhadas aleatoriamente para além da nossa galáxia. Cada um é grande o suficiente para envolver uma galáxia inteira – às vezes várias.

“A potência necessária para produzir uma emissão de rádio tão expansiva é muito forte”, disse Bulbul. "Algumas simulações podem reproduzir suas formas, mas não sua intensidade. Nenhuma simulação explica como criar ORCs."

Quando Bulbul descobriu que os ORCs não tinham sido estudados em luz de raios X, ela e o pesquisador de pós-doutorado Xiaoyuan Zhang começaram a se debruçar sobre os dados do eROSITA (Extended Roentgen Survey with an Imaging Telescope Array), um telescópio de raios X alemão/russo em órbita. Eles notaram alguma emissão de raios X que parecia ser do Cloverleaf, com base em menos de sete minutos de observação.

Isso deu-lhes um argumento suficientemente forte para montar uma equipa maior e garantir tempo adicional de telescópio com o XMM-Newton, uma missão da ESA (Agência Espacial Europeia) com contribuições da NASA.

“Recebemos cerca de cinco horas e meia, e os dados chegaram tarde em uma noite de novembro”, disse Bulbul. "Encaminhei para Xiaoyuan e ele veio ao meu escritório na manhã seguinte e disse:'Detecção', e eu comecei a torcer!"

“Tivemos muita sorte”, disse Zhang. "Vimos várias fontes pontuais de raios X plausíveis perto do ORC nas observações do eROSITA, mas não a emissão expandida que vimos com o XMM-Newton. Acontece que as fontes do eROSITA não poderiam ter sido do Cloverleaf, mas foi convincente o suficiente para que possamos olhar mais de perto."

Galáxias vagabundeando

A emissão de raios X traça a distribuição do gás dentro do grupo de galáxias como uma fita policial ao redor da cena do crime. Ao ver como esse gás foi perturbado, os cientistas determinaram que as galáxias embutidas no Cloverleaf são, na verdade, membros de dois grupos separados que se aproximaram o suficiente para se fundirem. A temperatura da emissão também indica o número de galáxias envolvidas.

Quando as galáxias se unem, a sua maior massa combinada aumenta a sua gravidade. O gás circundante começa a cair para dentro, o que aquece o gás que cai. Quanto maior a massa do sistema, mais quente fica o gás.

Com base no espectro de raios X da emissão, é de cerca de 15 milhões de graus Fahrenheit, ou entre 8 e 9 milhões de graus Celsius. "Essa medição nos permite deduzir que o ORC Cloverleaf é hospedado por cerca de uma dúzia de galáxias que gravitaram juntas, o que concorda com o que vemos em imagens de luz visível profunda", disse Zhang.

A equipe propõe que a fusão produziu ondas de choque que aceleraram partículas para criar emissões de rádio.

"As galáxias interagem e se aglutinam o tempo todo", disse Kim Weaver, cientista do projeto XMM-Newton da NASA no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, que não esteve envolvido no estudo. "Mas a origem das partículas aceleradas não é clara. Uma ideia fascinante para o poderoso sinal de rádio é que os buracos negros supermassivos residentes passaram por episódios de atividade extrema no passado, e os eletrões remanescentes dessa atividade antiga foram reacelerados por este evento de fusão. "

Embora as fusões de grupos de galáxias sejam comuns, os ORCs são muito raros. E ainda não está claro como estas interações podem produzir emissões de rádio tão fortes.

“As fusões constituem a espinha dorsal da formação de estruturas, mas há algo especial neste sistema que dispara as emissões de rádio”, disse Bulbul. "Não podemos dizer neste momento o que é, por isso precisamos de mais dados e mais profundos, tanto de telescópios de rádio como de raios-X."

A equipe resolveu o mistério da natureza do ORC Cloverleaf, mas também abriu questões adicionais. Eles planejam estudar o Cloverleaf com mais detalhes para descobrir as respostas.

“Temos a aprender muito com observações mais minuciosas porque estas interações abrangem todos os tipos de ciência”, diz Weaver. "Você tem praticamente tudo com que lidamos no cosmos reunido neste pequeno pacote. É como um miniuniverso."

Mais informações: E. Bulbul et al, A origem da fusão do grupo de galáxias do estranho sistema de círculo de rádio Cloverleaf, Astronomia e Astrofísica (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202449900
Informações do diário: Astronomia e Astrofísica

Fornecido pela NASA