UMA NOVA PERSPETIVA SOBRE UM EXTRAORDINÁRIO ENXAME GALÁCTICO

Os enxames galácticos são muitas vezes descritos com superlativos. Afinal de contas, são aglomerados enormes de galáxias, gás quente e matéria escura e representam as maiores estruturas no Universo, unidas pela gravidade.

Os enxames de galáxias tendem a ser pobres na produção de estrelas novas nos seus centros. Geralmente, têm uma galáxia gigante no meio que forma 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 deste buraco negro, as grandes quantidades de gás quente encontrado na galáxia quente devem arrefecer, permitindo a formação de estrelas a uma taxa elevada. Pensa-se que o buraco negro central age como um termostato, impedindo o arrefecimento rápido do gás quente e a formação estelar.

Novos dados fornecem mais detalhes sobre o enxame galáctico SPT-CLJ2344-4243, apelidado de Enxame da Fénix (nome da constelação onde se encontra), que desafia esta tendência. O enxame já quebrou vários recordes no passado: em 2012, os cientistas anunciaram que o Enxame da Fénix tinha a maior taxa de arrefecimento de gás quente e formação estelar jamais vista no centro de um enxame de galáxias e, de todos os enxames conhecidos, é o produtor mais poderoso de raios-X. A taxa a que o gás quente arrefece no centro do enxame é também a mais alta já observada.

Novas observações deste enxame galáctico em raios-X, no ultravioleta e no visível pelo Observatório de raios-X Chandra, pelo Telescópio Espacial Hubble e pelo Telescópio Clay-Magalhães localizado no Chile, estão a ajudar os astrónomos 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 detetados antes, estendem-se entre 160.000 e 330.000 anos-luz. Estes valores são superiores ao diâmetro da Via Láctea, o que os torna os filamentos mais longos alguma vez vistos num enxame de galáxias.

Estes filamentos rodeiam grandes cavidades - regiões com emissões de raios-X muito reduzida - no gás quente. 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 deste texto. Os astrónomos pensam que as cavidades de raios-X foram esculpidas a partir do gás circundante por jatos de partículas altamente energéticas emanadas perto de um buraco negro supermassivo da galáxia central do enxame. À medida que a matéria espirala em direção a um buraco negro, é libertada uma grande quantidade de energia gravitacional. Observações de buracos negros supermassivos noutros enxames galácticos, no rádio e em raios-X, mostraram que uma fração significativa desta energia é libertada como jatos de manifestações intensas que podem chegar a durar 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.

No entanto, o buraco central no Enxame da Fénix está a sofrer de uma espécie de crise de identidade, partilhando propriedades com "quasares", objetos muito brilhantes alimentados por material que cai para um buraco negro supermassivo, e com "galáxias de rádio" que contêm jatos de partículas energéticas que brilham no rádio, também alimentadas por buracos negros gigantes. Metade da produção de energia deste buraco negro surge de os jatos empurrarem mecanicamente o gás em redor (modo rádio) e a outra metade de radiação ótica, UV e raios-X provenientes de um disco de acreção (modo quasar). Os astrónomos sugerem que o buraco negro pode estar no processo de alternar entre estes dois estados.

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

Pensa-se que pode ter ocorrido um rápido arrefecimento entre estes dois surtos, despoletando a formação estelar em grupos e filamentos por toda a galáxia central a uma taxa de 610 massas solares por ano. Em comparação, apenas um par de novas estrelas se formam a cada ano na nossa Via Láctea. As propriedades extremas do sistema do Enxame da Fénix estão a fornecer novas informações sobre vários problemas astrofísicos, incluindo a formação de estrelas, o crescimento das galáxias e dos buracos negros, e a coevolução dos buracos negros e do seu ambiente.

O artigo que descreve estes resultados, liderado por Michael McDonald (Instituto de Tecnologia de Massachusetts), foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online.

Composição do Enxame da Fénix. Os dados do Chandra estão a azul e os dados ópticos (vermelho, verde e azul) foram capturados pelo Hubble.
Crédito: raios-X - NASA/CXC/MIT/M. McDonald et al.; ótico - NASA/STScI

A localização das cavidades de raios-X.
Crédito: raios-X - NASA/CXC/MIT/M. McDonald et al.; ótico - NASA/STScI