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out 06

SPT-CLJ2344-4243: Chandra e Hubble revelam uma nova perspectiva sobre um extraordinário aglomerado de galáxias

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Composição de imagens mostra o Aglomerado da Fênix (SPT-CLJ2344-4243). Os dados do Chandra estão a azul e os dados óticos (vermelho, verde e azul) foram capturados pelo Hubble. Créditos- Raios-X: NASA/CXC/MIT/M. McDonald et al.; Visível: NASA/STScI

Os aglomerados de galáxias são frequentemente descritos por superlativos. Afinal de contas, são gigantescos aglomerados de galáxias, gás aquecido e matéria escura e representam as maiores estruturas no Universo, mantidas coesas pela gravidade.

De maneira geral, os aglomerados de galáxias tendem a ser pobres na produção de novas estrelas em seus núcleos. Normalmente os aglomerados têm uma galáxia gigante no meio que forma novas estrelas a uma taxa significativamente mais lenta do que a maioria das galáxias, incluindo a nossa Via Láctea. A galáxia central contém um buraco negro supermassivo com cerca de mil vezes a massa do buraco negro no centro da Via Láctea. Sem o aquecimento gerado pelos surtos do buraco negro, copiosas quantidades de gás quente encontrado na galáxia quente deveriam esfriar, permitindo a formação de estrelas a uma taxa elevada. No entanto, os cientistas estimam que o buraco negro central deve agir como um termostato, o impedindo esfriamento rápido do gás quente envolvente e impedindo a formação estelar.

Agora, novos dados fornecem mais detalhes sobre como o aglomerado de galáxias SPT-CLJ2344-4243 (Aglomerado da Fênix) desafia esta tendência. Esse aglomerado já quebrou múltiplos recordes no passado. Em um artigo publicado em 2012 os cientistas anunciaram que SPT-CLJ2344-4243 tinha a maior taxa de esfriamento do gás quente e formação estelar jamais observada no centro de um aglomerado de galáxias e que este seria o produtor mais poderoso de raios-X, entre todos os aglomerados conhecidos. A taxa em que o gás quente esfria no centro desse aglomerado é também a mais alta até então já medida.

Novas observações do SPT-CLJ2344-4243 em raios-X, no ultravioleta e no espectro visível em um esforço conjunto através do Observatório de raios-X Chandra, do Telescópio Espacial Hubble e pelo Telescópio Clay-Magalhães localizado no Chile, estão ajudando os astrônomos a melhor compreender este objeto notável. Os dados óticos do Clay-Magalhães revelam filamentos estreitos no centro do aglomerado onde as estrelas se estão formando. Estes gigantescos filamentos cósmicos de gás e poeira, a maioria dos quais nunca tinham sido antes detectados, se estendem de 160.000 a 330.000 anos-luz. Estes tamanhos são superiores ao diâmetro da Via Láctea, fazendo destes os filamentos mais longos já detectados em um aglomerado de galáxias.

Estes filamentos rodeiam grandes cavidades, regiões com emissões de raios-X muito reduzida, dentro do gás aquecido. As cavidades de raios-X podem ser vistas na imagem composta, que mostra os dados do Chandra em azul e os dados óticos do Telescópio Espacial Hubble (vermelho, verde e azul). A localização das “cavidades internas” está indicada na segunda imagem com anotações (abaixo). Os astrônomos pensam que as cavidades de raios-X foram esculpidas a partir do gás circundante por jatos de partículas altamente energéticas emanadas das proximidades de um buraco negro supermassivo da galáxia central do aglomerado. À medida que a matéria espirala em direção a um buraco negro é liberada uma grande quantidade de energia gravitacional. Observações de buracos negros supermassivos em outros aglomerados de galáxias, no rádio e em raios-X, mostraram que uma fração significativa desta energia é liberada através de jatos intensos que podem durar por milhões de anos. O tamanho observado das cavidades de raios-X em SPT-CLJ2344-4243 indica que o surto que as produziu foi um dos eventos mais energéticos já registados.

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A localização das cavidades de raios-X no aglomerado SPT-CLJ2344-4243. Créditos – Raios-X: NASA/CXC/MIT/M. McDonald et al.; Visível: NASA/STScI

Entretanto, o buraco central supermassivo no Aglomerado da Fênix está sofrendo uma espécie de ‘crise de identidade’, partilhando suas propriedades tanto com os “quasares” (objetos muito brilhantes alimentados por material que cai em buraco negro supermassivo) como também com as “galáxias de rádio” (galáxias contêm jatos de partículas energéticas que brilham no rádio, também alimentadas por buracos negros gigantes). Metade da produção de energia deste buraco negro surge através de jatos a empurrar mecanicamente o gás em redor (modo rádio) e a outra metade da radiação no espectro visível, ultravioleta e raios-X provenientes do disco de acreção do buraco negro (modo quasar). Os astrônomos sugerem que o buraco negro pode estar no processo de alternância entre estes dois estados.

As cavidades de raios-X localizadas longe do centro do aglomerado fornecem evidências de surtos fortes do buraco negro central há cerca de cem milhões de anos atrás (desconsiderando o tempo de viagem da luz até ao aglomerado). Isto implica que o buraco negro pode ter estado no ‘modo rádio’, com explosões, há cerca de cem milhões de anos, depois mudou para o modo quasar e finalmente mudou novamente para o ‘modo rádio’.

Pensa-se que um rápido esfriamento pode ter ocorrido entre estes dois surtos, engatilhando a formação estelar em grupos e filamentos por toda a galáxia central a uma taxa de 610 massas solares por ano. Para comparação, somente um par de novas estrelas se surgem a cada ano na nossa Via Láctea. As propriedades extremas do sistema do Aglomerado da Fênix fornecem novas informações sobre vários problemas astrofísicos, incluindo a formação de estrelas, o crescimento das galáxias e dos buracos negros, bem como a evolução dos buracos negros e o seu ambiente.

O artigo que descreve estes resultados, intitulado “Deep Chandra, HST-COS, and Megacam Observations of the Phoenix Cluster: Extreme Star Formation and AGN Feedback on Hundred Kiloparsec Scales” e assinado por Michael McDonald et al. (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), foi publicado no The Astrophysical Journal.

Fonte

NASA: A Fresh Perspective on an Extraordinary Cluster of Galaxies

Artigo Científico

Deep Chandra, HST-COS, and Megacam Observations of the Phoenix Cluster: Extreme Star Formation and AGN Feedback on Hundred Kiloparsec Scales

._._.

1508.05941v1-Deep-Chandra-HST-COS-and-Megacam-Observations-of-the-Phoenix-Cluster-Extreme-Star-Formation-and-AGN-Feedback-on-Hundred-Kiloparsec-Scales

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