Astrônomos descobriram uma estrutura considerada um ‘protocluster’ de galáxias em seu caminho para se desenvolver em um superaglomerado de galáxias.
Por Universidade do Arizona publicado por Science Daily.
Mesmo as galáxias não gostam de ficar sozinhas. Embora os astrônomos já saibam há algum tempo que as galáxias tendem a se reunir em grupos e aglomerados, o processo de passar da formação para grupos de amigos permaneceu uma questão em aberto na cosmologia.
Em um artigo publicado no Astronomy & Astrophysics Journal, uma equipe internacional de astrônomos relata a descoberta de um grupo de objetos que parecem ser uma acumulação emergente de galáxias em formação – conhecido como protocluster.
“Esta descoberta é um passo importante para alcançar nosso objetivo final: compreender a montagem de aglomerados de galáxias, as estruturas mais massivas que existem no universo”, disse Brenda Frye , professora associada de astronomia do Observatório Steward da Universidade do Arizona e uma coautora do estudo.
As observações mostram o protocluster, que está localizado a 11 bilhões de anos-luz da Terra, como apareceu quando o universo tinha 3 bilhões de anos, quando as estrelas eram produzidas em taxas mais altas em certas regiões do cosmos.
A Via Láctea, lar de nosso sistema solar, pertence a um aglomerado de galáxias conhecido como Grupo Local, que por sua vez faz parte do superaglomerado de Virgem. Mas como era um superaglomerado como Virgem 11 bilhões de anos atrás?
“Ainda sabemos muito pouco sobre protoclusters, em parte porque eles são muito fracos, muito fracos para serem detectados por luz óptica”, disse Frye. “Ao mesmo tempo, eles são conhecidos por irradiar intensamente em outros comprimentos de onda, como o submilímetro.”
Inicialmente descoberto pelo telescópio Planck da Agência Espacial Européia como parte de um levantamento de todo o céu, o protocluster descrito no novo artigo apareceu com destaque na região do infravermelho distante do espectro eletromagnético. Peneirando uma amostra de mais de 2.000 estruturas que poderiam estar em processo de se tornar clusters, os pesquisadores encontraram um protocluster designado como PHz G237.01 + 42.50, ou G237 para breve. As observações pareciam promissoras, mas para confirmar sua identidade foram necessárias observações de acompanhamento com outros telescópios.
Liderada por Mari Polletta no Instituto Nacional de Astrofísica em Milão, Itália, a equipe conduziu observações usando a potência combinada do Grande Telescópio Binocular no Arizona, que é gerenciado pela U. Arizona, e o Telescópio Subaru no Japão. A equipe identificou 63 galáxias pertencentes ao protocluster G237. A descoberta original foi publicada em um artigo anterior, e observações de acompanhamento também foram obtidas usando dados de arquivo, do Observatório Espacial Herschel e o Telescópio Espacial Spitzer.
“Você pode pensar em protoclusters de galáxias como o G237 como um estaleiro de galáxias em que galáxias massivas estão sendo montadas, só que esta estrutura existia em uma época em que o universo tinha 3 bilhões de anos”, disse Frye. “Ao mesmo tempo, a genealogia pode estar mais próxima do que você pensa. Como o universo é homogêneo e o mesmo em todas as direções, pensamos que a Via Láctea pode ter se ancorado em um nó de protocluster semelhante ao G237 quando era muito jovem.”
No início, as observações do G237 implicaram em uma taxa total de formação de estrelas que era irrealisticamente alta, e a equipe se esforçou para entender os dados. O protocluster G237 parecia estar formando estrelas a uma taxa de 10.000 vezes a da Via Láctea. Nesse ritmo, seria esperado que o protocluster esgotasse rapidamente seu combustível estelar e, subsequentemente, se estabelecesse em um sistema complexo semelhante ao superaglomerado de Virgem.
“Cada uma das 63 galáxias descobertas até agora no G237 era como uma fábrica de estrelas em overdrive”, disse Frye. “É como se as galáxias estivessem trabalhando em hora extra para reunir estrelas. A taxa de produção era insustentável. Nesse ritmo, espera-se que as cadeias de abastecimento quebrem em um futuro próximo e de uma forma que desligue permanentemente o estaleiro galáctico . “
Esses altos rendimentos só poderiam ser mantidos por uma injeção contínua de combustível, que para as estrelas é o gás hidrogênio. Frye disse que isso exigiria uma cadeia de suprimentos eficiente e ininterrupta que extraísse quantidades excessivamente grandes de gás fresco para abastecer as fábricas de formação de estrelas.
“Não sabemos de onde vinha aquele gás”, disse ela.
Mais tarde, a equipe descobriu que parte do que estava vendo vinha de galáxias não relacionadas ao protocluster, mas mesmo depois que as observações irrelevantes foram removidas, a taxa total de formação de estrelas permaneceu alta, pelo menos 1.000 massas solares por ano, de acordo com Poletta. Em comparação, a Via Láctea produz cerca de uma massa solar a cada ano.
“A imagem que reunimos agora é a de um estaleiro de galáxias bem-sucedido, que está trabalhando com alta eficiência para reunir galáxias e as estrelas dentro delas e tem um suprimento de energia mais sustentável”, disse Frye.
Todas as galáxias do universo fazem parte de uma estrutura gigante que se assemelha a uma forma de teia de aranha tridimensional chamada teia cósmica. Os filamentos da teia cósmica se cruzam nos nós, o que equivale aos estaleiros de galáxias na analogia.
“Acreditamos que os filamentos medeiam a transferência de gás hidrogênio do meio difuso do espaço intergaláctico para essas estruturas protocluster famintas e recém-formadas nos nodos”, disse Frye.
Apontando para pesquisas futuras, Polletta disse: “Estamos em processo de análise de mais observações sobre este e outros protoclusters de Planck com o objetivo de rastrear o gás que dá origem a essas estrelas recém-formadas e alimenta os buracos negros supermassivos, para determinar sua origem e explicar a atividade extraordinária observada. “
Frye disse que está ansiosa para combinar dados do Grande Telescópio Binocular com observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA, a ser lançado em dezembro.
“Os protoclusters oferecem uma oportunidade de investigar as questões-chave da astronomia que apenas este novo observatório pode responder”, disse ela, “como quais mecanismos impulsionam a formação estelar prodigiosa e quando o suprimento de hidrogênio acabará, forçando este estaleiro galáctico a fechar seu portas e se transformar em um superaglomerado semelhante ao que está a nossa Via Láctea? “
Consulte o artigo para obter uma lista completa de autores e informações sobre financiamento.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela University of Arizona . Original escrito por Daniel Stolte.
Referência do jornal :
M. Polletta, G. Soucail, H. Dole, MD Lehnert, E. Pointecouteau, G. Vietri, M. Scodeggio, L. Montier, Y. Koyama, G. Lagache, BL Frye, F. Cusano, M. Fumana. Observações espectroscópicas de PHz G237.01 42.50: Um protocluster de galáxias em z = 2.16 no campo Cosmos . Astronomy & Astrophysics , 2021; 654: A121 DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202140612
