Astrônomos observam colisão de aglomerados de galáxias

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(Informações do ESO - 22/06/2011 - Este é o objeto em fusão mais complexo e mais fascinante já encontrado pelos astrônomos, reunindo vários processos que só haviam sido vistos separadamente.[Imagem: NASA/ESA/J. Merten/D. Coe])

Aglomerado de Pandora

Uma equipe de cientistas, incluindo dois brasileiros, estudou o aglomerado de galáxias Abell 2744, conhecido como Aglomerado de Pandora, e reconstruiu a história violenta e complexa deste aglomerado utilizando telescópios no espaço e no solo, incluindo o Very Large Telescope do ESO e o Telescópio Espacial Hubble.

O aglomerado Abell 2744 parece ser o resultado de uma junção simultânea de, pelo menos, quatro aglomerados de galáxias separados. Desta complexa colisão resultaram efeitos estranhos, que nunca antes tinham sido observados ao mesmo tempo.

Isto o torna um dos objetos cósmicos mais complexos e fascinantes já encontrados.

Quando grandes aglomerados de galáxias se chocam uns com os outros, o resultado é um tesouro de informação para os astrônomos.

Ao investigar um dos mais complexos e incomuns aglomerados em colisão no céu, a equipe internacional de astrônomos reconstruiu a história de uma colisão cósmica que ocorreu durante um período de 350 milhões de anos.

Trabalho de detective

O estudo utilizou dados sobre o Abell 2744 analisados pelo professor Eduardo Serra Cypriano, do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da USP, em sua tese de doutorado, com orientação de Laerte Sodré Júnior, também do IAG.

"Tal como um detetive que, ao estudar uma colisão, descobre a causa de um acidente, nós podemos utilizar observações destes empilhados cósmicos para reconstruir os acontecimentos que se sucederam durante um período de centenas de milhões de anos. Este estudo revela-nos como se formam estruturas no Universo e como interagem diferentes tipos de matéria ao chocar uns com os outros," explicou Julian Merten, um dos cientistas líderes deste novo estudo.

"Demos-lhe o apelido de Aglomerado de Pandora devido aos fenômenos tão diferentes e estranhos que resultaram da colisão. Alguns destes fenômenos nunca tinham sido observados anteriormente," acrescenta Renato Dupke, outro membro da equipe.

O aglomerado Abell 2744 foi estudado com um nível inédito de detalhamento, combinando dados do Very Large Telescope do ESO (VLT), do telescópio japonês Subaru, do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e do Observatório de Raios-X Chandra da NASA.

As galáxias do aglomerado são facilmente visíveis nas imagens do VLT e do Hubble.

Matéria escura

As galáxias, embora brilhantes, correspondem na realidade a menos que 5% da massa do aglomerado. O resto é gás (cerca de 20%), tão quente que brilha apenas em raios-X, e matéria escura (cerca de 75%), que é completamente invisível.

Para compreender o que ocorreu durante a colisão a equipe precisou de mapear as posições dos três tipos de matéria no Abell 2744.

A matéria escura é particularmente difícil de observar uma vez que não emite, absorve ou reflete radiação (daí o seu nome). Apenas se torna aparente através da sua atração gravitacional.

Para determinar a localização desta substância misteriosa a equipe utilizou o efeito conhecido como lente gravitacional. Trata-se da curvatura que sofrem os raios de luz de galáxias distantes quando passam através dos campos gravitacionais presentes no aglomerado.

O resultado é uma série de distorções observadas nas imagens de galáxias de campo nas observações do VLT e do Hubble. Ao analisar cuidadosamente a forma como estas imagens estão distorcidas, é possível mapear de modo muito preciso onde é que a massa escondida - e portanto a matéria escura - se encontra.

Para comparação, encontrar o gás quente no aglomerado é bem mais fácil, já que o Observatório de Raios X Chandra da NASA consegue observá-lo diretamente. Estas observações não são apenas cruciais para determinar onde se encontra o gás, mas também nos mostram os ângulos e as velocidades às quais as diferentes componentes do aglomerado se juntaram.

Fusão de aglomerados

Quando os astrônomos estudaram todos estes resultados descobriram muitos fenômenos curiosos. "O Abell 2744 parece ter-se formado a partir de quatro aglomerados diferentes envolvidos numa série de colisões durante um período de cerca de 350 milhões de anos. A distribuição irregular e complicada dos diferentes tipos de matéria é extremamente incomum e fascinante," diz Dan Coe, o outro autor principal do estudo.

Parece que a colisão complexa separou parte do gás quente e da matéria escura de tal maneira que estes se encontram atualmente afastados um do outro e também das galáxias visíveis.

O Aglomerado de Pandora combina vários fenômenos que apenas tinham sido observados de forma individual em outros sistemas.

Próximo do centro do aglomerado encontra-se uma "bala", onde o gás de um enxame colidiu com o de outro criando uma onda de choque. A matéria escura passou pela colisão sem ser afetada. Este efeito foi observado anteriormente em algumas colisões de aglomerados de galáxias, incluindo o "Aglomerado da Bala" original.

Em outra parte do aglomerado parece haver galáxias e matéria escura, mas nenhum gás quente. O gás pode ter sido varrido durante a colisão, deixando apenas um fraco rastro.

Estranho e fascinante

Estruturas ainda mais estranhas podem ser observadas nas regiões mais exteriores do aglomerado. Uma região contém muita matéria escura, mas nenhuma galáxia luminosa ou gás quente.

Um nódulo de gás difuso e isolado foi ejetado, o qual precede, em vez de seguir, a matéria escura associada. Esta distribuição enigmática pode estar dizendo aos astrônomos algo sobre como a matéria escura se comporta e como os vários ingredientes do Universo interagem entre si.

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas no cosmos, contendo literalmente bilhões de estrelas. O modo como se formam e se desenvolvem através de colisões repetidas tem profundas implicações no nosso conhecimento do Universo.

Estão em progresso mais estudos do aglomerado de Pandora, o objeto em fusão mais complexo e fascinante já encontrado.