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Luz intra-aglomerado melhora a conexão entre a massa estelar e a da matéria escura em aglomerados de galáxias
Uma equipe internacional de pesquisadores, entre eles o astrofísico do Observatório Nacional Dr. Ricardo Ogando, realizou um estudo cujos resultados sugerem que a luz intra-aglomerado (ICL) melhora a conexão entre a massa estelar e a massa da matéria escura em aglomerados de galáxias.
Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas gravitacionalmente ligadas do universo. Além das galáxias em si, os aglomerados são compostos por gás quente, só visto em raio-X, e por estrelas desgarradas, que produzem um halo de luz muito tênue conhecido como luz intra-aglomerado. Mas a maior parte da massa de um aglomerado está em um grande halo da invisível matéria escura.
No estudo em questão, os pesquisadores utilizaram observações do Dark Energy Survey – DES (ou Levantamento da Energia Escura, em português), levantamento de imagens de alta qualidade que cobre quase um oitavo do céu do hemisfério sul, e do Atacama Cosmology Telescope (ACT), telescópio de seis metros de diâmetro que observa, em microondas, a partir de 5200 metros em um platô no Atacama, no Chile. Esses dados permitiram aos cientistas observar a ICL para centenas de aglomerados.
Os pesquisadores Jesse Golden-Marx, da Shanghai Jiao Tong University (China); Yuanyuan Zhang, da Texas A&M University (EUA); e Ricardo Ogando, do ON; analisaram uma grande amostra bem definida, de alta qualidade, e que cobre um considerável volume do universo de cerca de 270 aglomerados.
“Essa amostra é usada para avaliar como a ICL evolui em função da sua distância ao centro do aglomerado e da sua distância em relação à Terra. Estudos anteriores lidaram com poucas dezenas de aglomerados. Assim, usando dados do DES e do ACT, esse trabalho quer melhorar nosso entendimento da massa de aglomerados de galáxias, composta principalmente pela misteriosa matéria escura, usando a ICL, a fraca luz de estrelas soltas no espaço entre galáxias em um aglomerado”, explica o Dr. Ricardo Ogando.
Ao analisar os dados, a equipe encontrou evidências de que a massa da ICL não evoluiu ao longo da vida recente do universo, entre 6 e 11 bilhões de anos. No entanto, ao considerar na análise a massa da ICL, os cientistas perceberam que há uma forte conexão da luz intra-aglomerado com a massa do halo de matéria escura do aglomerado.
Esse resultado sugere que a formação e o crescimento da ICL estão ligados tanto ao crescimento da galáxia central quanto da massa do halo de matéria escura. Além disso, acredita-se que as estrelas na ICL foram removidas das galáxias dos aglomerados em processos de interação, como disrupção de galáxias, remoção por maré gravitacional, e até mesmo fusão.
A animação abaixo ilustra alguns desses processos ocorrendo em aglomerados de galáxias na simulação Illustris TNG50. Pode-se ver caudas de estrelas sendo espalhadas durante as interações e ocupando o espaço entre as galáxias, principalmente no entorno da galáxia central e brilhante do aglomerado (BCG).
Filme baseado na simulação Illustris TNG50 feito por Dylan Nelson ilustra as interações de galáxias dentro de um aglomerado de galáxias. Crédito: APOD: 2019 Fevereiro 26 - Simulação TNG50: Um aglomerado de galáxias se forma
Ao analisar as cores da ICL, os cientistas observaram que apenas os aglomerados mais pobres da amostra apresentam alguma evolução da cor em suas regiões mais externas, com luz mais azul (jovem) em épocas mais antigas. Essa variação de cor indica que a remoção de maré pode ser mais importante para a produção da ICL do que fusões, pois essas últimas destruiriam essa variação de cor.
“Essa é uma das maiores amostras de aglomerados com medidas da ICL, que é capaz de nos permitir incorporá-la à relação Massa Estelar-Massa do Halo e analisar a cor como uma população. À medida que procuramos expandir esses resultados dentro do DES e no futuro com o Observatório Vera Rubin, é emocionante pensar no papel que a ICL e a luz difusa vão desempenhar no entendimento do crescimento da galáxia central!”, destacou Jesse Golden-Marx, autor principal do estudo.
De acordo com os pesquisadores envolvidos no estudo, entender a formação e evolução de galáxias, especialmente em ambientes como aglomerados de galáxias – pilares da teia cósmica – é fundamental para traçar nossas origens.
Nesse sentido, esse estudo abre várias possibilidades de como entender melhor o crescimento da galáxia central e o papel da ICL, além de entender a evolução cósmica das cores e da massa da ICL usando o conjunto completo de dados do DES (dessa forma incluindo massas menores que as na amostra do DES+ACT).
O estudo em questão resultou no artigo “Characterising the Intracluster Light over the Redshift Range 0.2<z<0.8 in the DES-ACT Overlap” submetido para publicação em 12 de setembro deste ano.
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