Um aglomerado de galáxias é um conjunto dos mais extensos sistemas gravitacionais cósmicos, consistindo de trezentas a mil galáxias, um enorme quantity de gás altamente aquecido e uma grande quantidade de matéria escura. Com esses titãs cósmicos, os cientistas conhecem a evolução de galáxias, estrelas e buracos negros, e a expansão do universo ao longo de bilhões de anos.O Observatório de Raios-X Chandra da NASA examinou vários aglomerados de galáxias. Ao fazer isso, detectou gases com altas temperaturas de até 100 milhões de graus. Este gás quente, juntamente com a energia dos buracos negros supermassivos localizados nos centros dos aglomerados, é responsável pela produção de bolhas, ondas e outras formas estranhas. Para compreender melhor essas formas, os astrônomos inventaram um novo método conhecido como aritmética X. Este método ajuda a revelar a verdadeira natureza dessas características que são menos óbvias nos dados, fornecendo uma maneira mais clara e eficiente de analisar dados de raios-X. Conseqüentemente, permite que os astrônomos se aprofundem nos eventos energéticos que estão moldando os aglomerados de galáxias.
A natureza massiva e misteriosa dos aglomerados de galáxias
Os aglomerados galácticos são sistemas cósmicos gigantescos com até alguns milhares de galáxias cada. Seu principal componente não são as estrelas nem as galáxias, mas sim o gás superaquecido que emite raios X. A massa deste gás quente é geralmente cinco vezes maior que a massa das galáxias no whole. O que é ainda mais surpreendente é que quase 80% da massa whole de um aglomerado é composta por matéria escura, que é uma matéria invisível que não emite luz, mas que tem uma forte influência gravitacional.Devido aos seus enormes tamanhos e composições complicadas, os aglomerados de galáxias contêm pistas essenciais para o universo. Eles fornecem aos astrónomos informações sobre como a matéria se acumula, como as galáxias surgem e como as estruturas cósmicas mudam ao longo do tempo.
A visão de raios X do Chandra detecta gás quente e atividades ocultas
Um dos principais contribuintes para a revelação dos segredos dos aglomerados de galáxias foi o Observatório de Raios-X Chandra da NASA, que entrou em órbita em 1999. Devido aos seus detectores sofisticados, gases extremamente quentes, cujas temperaturas atingem dezenas de milhões de graus, podem ser detectados pelos cientistas. Este gás, que está entre as galáxias, mantém todo o aglomerado sob controle, mostrando os vestígios dos eventos passados que aconteceram dentro dele.Na verdade, existem buracos negros supermassivos nos centros da maioria dos aglomerados de galáxias. Com esses buracos negros, os buracos negros podem resultar em situações em que ocorrem explosões poderosas, causando a liberação de jatos de partículas de alta energia. Esses jatos, ao entrarem no gás circundante, quando forçados, formam grandes bolhas que se expandem para fora, o que é o resultado. Além das bolhas, Chandra também descobriu que os eventos explosivos criaram arcos, anéis, ganchos e padrões em forma de asas. Embora os modelos destas formas pareçam muito bonitos, eles não implicam que a causa das formas seja revelada.
Nova técnica de Raios X, X-Arithmetic: decodificando os sinais
Para resolver este problema, os astrônomos desenvolveram uma nova técnica chamada X-aritmética. Esta abordagem de processamento de imagem examina dados de raios X em uma extensão muito maior do que os métodos anteriores. Em vez de apenas considerar a aparência das estruturas, a aritmética X na verdade especifica sua base física.O método envolve dividir os dados de raios X em dois grupos de bandas de energia mais baixa e de energia mais alta. Eles detectam o processo de criação de uma determinada estrutura procurando aquela cuja força pudesse ser encontrada em qualquer um desses conjuntos. Os cientistas têm cores diferentes para indicar cada característica:
- Rosa para ondas sonoras e frentes de choque fracas
- Amarelo para bolhas infladas em buracos negros
- Azul para o gás que está esfriando ou se transfer mais lentamente
O uso dessas cores resulta em um novo tipo de mapa que mostra que o aglomerado é moldado por diferentes forças.
Cientistas estão testando o método em aglomerados de galáxias
A Equipe X-aritmética trabalhou em 15 aglomerados de galáxias e grupos de galáxias. No novo conjunto de fotos, cinco dos aglomerados mais famosos são exibidos: MS 0735+7421 e o Aglomerado de Perseu, e o Aglomerado de Virgem M87 na linha superior e Cygnus A e Abell 2052 na linha inferior. Tudo isso já foi observado antes, mas esta é a primeira vez que a aritmética X é usada neles.Ao comparar os resultados com as simulações de computador, os investigadores conseguiram descobrir como a energia flui nestes enormes sistemas. Esta nova técnica é elementary para preencher a lacuna entre os modelos teóricos e os dados observacionais.
Aprendendo como as explosões de buracos negros afetam o ambiente
Ainda há muito mistério em torno do comportamento dos buracos negros supermassivos em aglomerados de galáxias. Questões sobre quanta energia estes buracos negros descarregam no gás circundante e a que intervalos estas erupções acontecem são o que os cientistas estão ansiosos por descobrir. Tais explosões têm um impacto dramático no aglomerado: são elas que evitam que o gás esfrie muito rápido e ajudam na regulação do nascimento de novas estrelas.A técnica da aritmética X está muito à frente na resolução deste mistério, levando os cientistas ao ponto de compreender estes eventos. Ao desvendar a realidade última dos padrões criados pela atividade do buraco negro, que por sua vez, proporciona uma visão mais lúcida, este método é, sem dúvida, um auxiliar na representação das forças que determinam os maiores objetos do universo.
