Observações de raios-X feitas pelo observatório Suzaku fornecem a mais clara imagem até o momento da massa e do conteúdo químico de um aglomerado de galáxias próximo. O estudo também forneceu a primeira evidência direta de que nuvens de gás com milhões de graus de temperatura estão unidas de forma bem próxima nos subúrbios do aglomerado.
O Suzaku é mantido pela Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) com contribuições da NASA e com participações da comunidade científica internacional. As descobertas aparecem na edição de 25 de Março de 2011 da revista Science.
Aglomerados de galáxias têm milhões de anos-luz de comprimento e a maior parte da matéria normal vem na forma de quentes emissões de raios-X enviadas pelo gás que preenche o espaço entre as galáxias.
“Entender o conteúdo da matéria normal nos aglomerados de galáxias é o elemento chave para usar esses objetos para se estudar a evolução do universo”, explica Adam Mantz, co-autor do artigo no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md.
Os aglomerados fornecem formas independentes de se checar valores cosmológicos estabelecidos por outros meios, como a pesquisa de galáxias, a explosão de estrelas e a radiação cósmica microondas de fundo, que é o brilho remanescente do Big Bang. Os dados dos aglomerados e os outros valores não se ajustam.
O Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da NASA explora a radiação microonda cósmica de fundo e estabeleceu que os bárions – o que os físicos chamam de matéria normal – constituem somente 4.6% do universo. Estudos prévios mostram que os aglomerados de galáxias parecem armazenar pouco menos bárions que essa quantidade.
As imagens do Suzaku do gás apagado nas franjas do aglomerado de galáxias próximo têm permitido aos astrônomo resolverem essa discrepância pela primeira vez.
O alvo ideal para esse estudo foi o Aglomerado de Galáxias de Perseus, que está localizado a aproximadamente 250 milhões de anos-luz de distância e tem esse nome pois está localizado na direção da constelação de Perseus. Ele é a maior fonte de raios-X além da nossa própria galáxia e também o mais brilhante e mais próximo aglomerado de galáxias que o Suzaku tentou mapear gás que está sendo emitido.
“Antes do Suzaku, nosso conhecimento das propriedades desse gás eram limitadas às partes mais internas dos aglomerados, onde a emissão de raios-X é mais brilhante, mas que deixa uma grande parte do aglomerado inexplorada”, disse Aurora Simionescu, a pesquisadora líder do estudo localizada no Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC) na Stanford University.
No final de 2009, os telescópios de raios-X do Suzaku observaram de forma repetida o aglomerado imageando progressivamente áreas mais a leste e a noroeste do centro do aglomerado. Cada conjunto de imagens representava uma fatia de dois graus de comprimento do céu, ou seja, o equivalente a quatro vezes o tamanho aparente da Lua Cheia, ou algo em torno de 9 milhões de anos-luz considerando a distância do algomerado. Vigiando o aglomerado por três dias, o satélite mapeou os raios-X com energia de centenas de vezes maior do que a emitida pela luz visível.
A partir desses dados, os pesquisadores mediram a densidade e a temperatura do apagado gás que emite raios-X, o que os levou a inferir outras importantes quantidades. Uma delas é chamada de raio-viral, que essencialmente marca a borda do aglomerado. Com base nessa medida o aglomerado tem 11.6 milhões de anos-luz de diâmetro e contém mais de 660 trilhões de vezes a massa do Sol. Isso é aproximadamente mil vezes a massa da Via Láctea.
Os pesquisadores também determinaram a razão da massa de gás do aglomerado com relação à massa total, incluindo a matéria escura – a misteriosa substância que constitui 23% do universo de acordo com a pesquisa do WMAP. Devido aos seus tamanhos enormes os aglomerados de galáxias devem conter uma amostra bem representativa da matéria cósmica, com a razão da matéria normal com relação à matéria escura semelhante àquela encontrada pelo WMAP. As parte mais externas do aglomerado Perseus parece conter muito mais bárions, do que previsto por estudos anteriores, mas ainda assim em conflito com os dados do WMAP.
Para resolver o problema, os pesquisadores têm que entender a distribuição de gás quente no aglomerado. Nas regiões centrais, o gás é repetidamente agitado pela passagem de galáxias. Mas simulações computacionais mostram que o gás fresco nas bordas dos aglomerados tendem a formar conjuntos irregulares.
Não considerar a superestimativa da densidade do gás, leva ao aparente desajuste entre a fração de matéria normal encontrada pela técnica da radiação de microondas cósmica de fundo.
“A distribuição desses conjuntos de gás e o fato de que eles não são destruídos imediatamente à medida que eles entram no aglomerado são pistas importantes para se entender o processo físico que ocorre nas regiões anteriormente inexploradas”, disse Steve Allen no KIPAC, o principal pesquisador das observações feitas pelo Suzaku.
Fonte:
http://www.nasa.gov/mission_pages/astro-e2/news/perseus-cluster.html
