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Identificado quando o universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos, o aglomerado apresenta gás cinco vezes mais quente que o previsto pelos modelos, reúne dezenas de galáxias extremamente ativas e levanta dúvidas sobre como grandes estruturas cósmicas se formaram nos primeiros estágios da história do cosmos
Um aglomerado de galáxias recém-identificado, observado quando o universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos, apresentou temperaturas cinco vezes superiores ao previsto, sugerindo que processos extremos ocorreram muito antes do esperado e colocando em xeque modelos consolidados de evolução cósmica.
Descoberta inesperada em um universo jovem
Pesquisadores identificaram que o aglomerado estava queimando a uma temperatura cinco vezes maior do que a esperada para aquela fase do universo, apenas 1,4 bilhão de anos após o Big Bang. A constatação levou cientistas a classificarem o fenômeno como algo que o universo não deveria apresentar tão cedo.
Até então, astrônomos acreditavam que temperaturas tão extremas só seriam possíveis em aglomerados de galáxias mais maduros e estáveis, formados muito mais tarde na história cósmica. A descoberta indica que esse entendimento pode estar incompleto.
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Esse aglomerado nuclear jovem e quente sugere que os primeiros momentos do universo podem ter sido muito mais explosivos do que se pensava anteriormente, com liberação intensa de energia em escalas inesperadas.
Estrutura e características dos aglomerados de galáxias
Os aglomerados de galáxias estão entre os maiores objetos do universo capazes de permanecer unidos por sua própria gravidade. Eles reúnem grandes quantidades de galáxias individuais, matéria escura invisível e vastas nuvens de gás superaquecido.
Entre as galáxias, o gás é aquecido e transformado em plasma, podendo atingir centenas de milhões de graus. Esse plasma emite radiação intensa no espectro de raios X, permitindo que astrônomos investiguem suas propriedades físicas.
Os cientistas acreditavam que esse meio intracúmulo era aquecido principalmente por interações gravitacionais, à medida que um aglomerado imaturo e instável colapsava gradualmente até atingir um estado mais estável. A nova evidência sugere que esse processo pode ser mais complexo.
Observações com o ALMA e o tamanho do SPT2349-56
A descoberta foi publicada na revista Nature e se baseou em observações realizadas com o Atacama Large Millimeter-submillimeter Array, conhecido como ALMA. Com esse conjunto de telescópios, os pesquisadores conseguiram observar o universo como era há cerca de 12 bilhões de anos.
Nesse período, o aglomerado denominado SPT2349-56 ainda era extremamente imaturo, mas já se mostrava extraordinariamente grande para sua idade cósmica. Seu núcleo se estende por mais de 500.000 anos-luz de diâmetro.
Essa dimensão é aproximadamente comparável ao tamanho do vasto halo de matéria e matéria escura que circunda a Via Láctea, o que reforça o caráter excepcional da estrutura observada.
O aglomerado abriga ainda mais de 30 galáxias extremamente ativas, que produzem estrelas em um ritmo mais de 5.000 vezes superior ao da nossa própria galáxia, indicando um ambiente altamente energético.
Temperatura extrema e questionamento dos modelos
Quando os pesquisadores utilizaram o ALMA para medir a temperatura do meio intracúmulo, constataram que ela era muito mais elevada do que os modelos previam para aquele momento da evolução do universo. O sinal observado era intenso e inesperado.
O coautor Dazhi Zhou, candidato a doutorado na Universidade da Colúmbia Britânica, afirmou que não se esperava encontrar uma atmosfera de aglomerado tão quente tão cedo na história cósmica. Ele relatou que inicialmente ficou cético quanto ao sinal.
Segundo Zhou, após meses de verificação, foi confirmado que o gás é pelo menos cinco vezes mais quente do que o previsto e ainda mais quente e energético do que o observado em muitos aglomerados atuais, reforçando a solidez do resultado.
Possível papel de buracos negros supermassivos
Os cientistas ainda não têm certeza absoluta sobre como o aglomerado atingiu temperaturas tão elevadas. Uma hipótese considerada é a influência de três buracos negros supermassivos descobertos recentemente nas profundezas do aglomerado.
Buracos negros supermassivos representam a maior classe conhecida, com massas pelo menos 100.000 vezes superiores à do Sol. Eles são tipicamente encontrados nos núcleos das galáxias, onde se alimentam de gás e liberam enormes quantidades de radiação de raios X.
O professor Scott Chapman, da Universidade de Dalhousie, explicou que esses buracos negros já estavam bombeando enormes quantidades de energia para o ambiente ao redor, moldando o jovem aglomerado muito antes e com mais intensidade do que se imaginava.
Implicações para a evolução do universo
Essa descoberta ocorre em um momento em que astrônomos vêm identificando mais buracos negros supermassivos no universo primitivo, os quais parecem ter crescido muito mais rápido do que o esperado pelos modelos atuais.
É importante ressaltar que um desses buracos negros era muito maior do que o tamanho da galáxia hospedeira sugeriria, indicando um desequilíbrio entre o crescimento do buraco negro e da própria galáxia.
Isso implica que, no início do universo, buracos negros podem ter evoluído mais rapidamente do que as galáxias que os abrigavam, mesmo em sistemas relativamente pequenos, alterando a dinâmica de formação das grandes estruturas.
Chapman afirma que estudar como essas dinâmicas se desenrolam é fundamental para explicar o universo observado hoje. Segundo ele, compreender os aglomerados de galáxias é essencial para entender as maiores galáxias existentes, cuja evolução foi fortemente moldada por ambientes intenssos como esse meio intraclusteral.
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