O Universo está repleto de aglomerados de galáxias – enormes estruturas empilhadas nas interseções da teia cósmica. Um único aglomerado pode abranger milhões de anos-luz de diâmetro e ser composto por centenas, ou mesmo milhares, de galáxias.
No entanto, essas galáxias representam apenas uma pequena porcentagem da massa total de um aglomerado. Cerca de 80 por cento dela é matéria escura, e o resto é uma “sopa” de plasma quente: gás aquecido acima de 10.000.000 ℃ e entrelaçado com campos magnéticos fracos.
Nós e nossa equipe internacional de colegas identificamos uma série de objetos de rádio raramente observados – uma relíquia de rádio, um halo de rádio e emissão de rádio fóssil – dentro de um aglomerado de galáxias particularmente dinâmico chamado Abell 3266. Eles desafiam as teorias existentes sobre as origens de tais objetos e suas características.
Acima: O aglomerado colidente Abell 3266 visto em todo o espectro eletromagnético, usando dados do ASKAP e do ATCA (cores vermelho/laranja/amarelo), XMM-Newton (azul) e o Dark Energy Survey (mapa de fundo).
Relíquias, halos e fósseis
Aglomerados de galáxias nos permitem estudar uma ampla gama de processos ricos – incluindo magnetismo e física de plasma – em ambientes que não podemos recriar em nossos laboratórios.
Quando os aglomerados colidem uns com os outros, enormes quantidades de energia são colocadas nas partículas do plasma quente, gerando emissão de rádio. E esta emissão vem em uma variedade de formas e tamanhos.
“Relíquias de rádio” são um exemplo. Eles são em forma de arco e ficam na periferia de um aglomerado, alimentados por ondas de choque que viajam pelo plasma, que causam um salto na densidade ou pressão e energizam as partículas. Um exemplo de onda de choque na Terra é o estrondo sônico que acontece quando uma aeronave quebra a barreira do som.
“Radio haloes” são fontes irregulares que se encontram no centro do aglomerado. Eles são alimentados por turbulência no plasma quente, que dá energia às partículas. Sabemos que halos e relíquias são gerados por colisões entre aglomerados de galáxias – mas muitos de seus detalhes arenosos permanecem indescritíveis.
Depois, há fontes de rádio “fósseis”. Estas são as sobras de rádio da morte de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia de rádio.
Quando estão em ação, os buracos negros disparam enormes jatos de plasma muito além da própria galáxia. À medida que ficam sem combustível e desligam, os jatos começam a se dissipar. Os restos são o que detectamos como radiofósseis.
Abell 3266
Nosso novo artigo, publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, apresenta um estudo altamente detalhado de um aglomerado de galáxias chamado Abell 3266.
Este é um sistema de colisão particularmente dinâmico e confuso a cerca de 800 milhões de anos-luz de distância. Ele tem todas as características de um sistema que deveria abrigar relíquias e halos – mas nenhum havia sido detectado até recentemente.
Dando continuidade ao trabalho realizado com o Murchison Widefield Array no início deste ano, usamos novos dados do radiotelescópio ASKAP e do Australia Telescope Compact Array (ATCA) para ver Abell 3266 com mais detalhes.
Nossos dados pintam um quadro complexo. Você pode ver isso na imagem principal: as cores amarelas mostram recursos onde a entrada de energia está ativa. A névoa azul representa o plasma quente, capturado em comprimentos de onda de raios-X.
As cores mais vermelhas mostram características que são visíveis apenas em frequências mais baixas. Isso significa que esses objetos são mais antigos e têm menos energia. Ou eles perderam muita energia ao longo do tempo, ou nunca tiveram muito para começar.
A relíquia de rádio é visível em vermelho perto da parte inferior da imagem (veja abaixo para um zoom). E nossos dados aqui revelam características particulares que nunca foram vistas antes em uma relíquia.
Acima: A relíquia do ‘caminho errado’ no Abell 3266 é mostrada aqui com as cores amarelo/laranja/vermelho representando o brilho do rádio.
Sua forma côncava também é incomum, ganhando o apelido cativante de uma relíquia do “caminho errado”. No geral, nossos dados quebram nossa compreensão de como as relíquias são geradas, e ainda estamos trabalhando para decifrar a física complexa por trás desses objetos de rádio.
Remanescentes antigos de um buraco negro supermassivo
O radiofóssil, visto no canto superior direito da imagem principal (e também abaixo), é muito fraco e vermelho, indicando que é antigo. Acreditamos que esta emissão de rádio veio originalmente da galáxia no canto inferior esquerdo, com um buraco negro central que está desligado há muito tempo.
Acima: O rádio fóssil em Abell 3266 é mostrado aqui com cores vermelhas e contornos representando o brilho do rádio medido pelo ASKAP e cores azuis mostrando o plasma quente. A seta ciano aponta para a galáxia que achamos que uma vez alimentou o fóssil.
Nossos melhores modelos físicos simplesmente não se ajustam aos dados. Isso revela lacunas em nossa compreensão de como essas fontes evoluem – lacunas que estamos trabalhando para preencher.
Finalmente, usando um algoritmo inteligente, desfocamos a imagem principal para procurar uma emissão muito fraca que é invisível em alta resolução, descobrindo a primeira detecção de um halo de rádio em Abell 3266 (veja abaixo).
Acima: O halo de rádio em Abell 3266 é mostrado aqui com cores e contornos vermelhos representando o brilho do rádio medido pelo ASKAP e cores azuis mostrando o plasma quente. A curva ciano tracejada marca os limites externos do halo de rádio.
Em direção ao futuro
Este é o início do caminho para a compreensão de Abell 3266. Descobrimos uma riqueza de informações novas e detalhadas, mas nosso estudo levantou ainda mais questões.
Os telescópios que usamos estão lançando as bases para a ciência revolucionária do projeto Square Kilometer Array. Estudos como o nosso permitem que os astrônomos descubram o que não sabemos – mas você pode ter certeza de que vamos descobrir.
Reconhecemos o povo Gomeroi como os proprietários tradicionais do local onde a ATCA está localizado, e o povo Wajarri Yamatji como os proprietários tradicionais do local do Observatório de Radioastronomia Murchison, onde o ASKAP e o Murchison Widefield Array estão localizados. 
Christopher Riseley, pesquisador da Università di Bologna e Tessa Vernstrom , pesquisadora sênior da Universidade da Austrália Ocidental .
Este artigo é republicado de The Conversation
