Astrônomos veem o surgimento de um aglomerado de galáxias da época em que o Universo nasceu

Um grande reservatório de gás quente foi descoberto no protoaglomerado (aglomerado de galáxias ainda em formação) ao redor da galáxia Spiderweb. Até agora, esse é o reservatório mais distante do nosso sistema solar já visto. A descoberta foi feita por astrônomos ligados ao ESO (Observatório Europeu do Sul). Os aglomerados de galáxias são alguns dos maiores objetos conhecidos no Universo e essa descoberta, publicada hoje na Nature, revela quão cedo essas estruturas começam a se formar.

A imagem mostra o protoaglomerado em torno da galáxia Spiderweb (formalmente conhecida como MRC 1138-262), visto numa época em que o Universo tinha apenas 3 bilhões de anos. A maior parte da massa do protoaglomerado não reside nas galáxias que podem ser vistas no centro da imagem, mas no gás conhecido como meio intraaglomerado (ICM). O gás quente no ICM é mostrado como uma nuvem azul sobreposta. 

O gás quente foi detectado com o telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), do qual o ESO (Observatório Europeu do Sul) é parceiro. À medida que a luz da radiação cósmica de fundo –– a radiação relíquia do Big Bang –– viaja através do ICM, ela ganha energia quando interage com os elétrons no gás quente. Isso é conhecido como efeito Sunyaev-Zeldovich. Ao estudar esse efeito, os astrônomos podem inferir quanto gás quente reside no ICM e mostrar que o protoaglomerado Spiderweb está em processo de se tornar um aglomerado massivo mantido unido por sua própria gravidade.

Aglomerados de galáxias, como o nome sugere, hospedam um grande número de galáxias – às vezes até milhares. Eles também contêm um vasto “meio intraaglomerado” (ICM) de gás que permeia o espaço entre as galáxias no aglomerado. Esse gás, de fato, supera consideravelmente as próprias galáxias. Grande parte da física dos aglomerados de galáxias é bem compreendida. No entanto, as observações das primeiras fases de formação do ICM permanecem escassas.

Anteriormente, o ICM só havia sido estudado em aglomerados de galáxias próximos totalmente formados. Detectar o ICM em protoaglomerados distantes – isto é, aglomerados de galáxias ainda em formação – permitiria aos astrônomos capturar esses aglomerados nos estágios iniciais de formação. Uma equipe liderada por Luca Di Mascolo, primeiro autor do estudo e pesquisador da Universidade de Trieste, na Itália, estava ansiosa para detectar o ICM em um protoaglomerado dos estágios iniciais do Universo. 

Os pesquisadores determinaram que o protoaglomerado Spiderweb contém um vasto reservatório de gás quente a uma temperatura de algumas dezenas de milhões de graus Celsius. Anteriormente, o gás frio havia sido detectado nesse protoaglomerado, mas a massa do gás quente encontrada neste novo estudo o supera em milhares de vezes. Esta descoberta mostra que o protoaglomerado Spiderweb deve se transformar em um enorme aglomerado de galáxias em cerca de 10 bilhões de anos, aumentando sua massa em pelo menos um fator de dez.

Tony Mroczkowski, coautor do artigo e pesquisador do ESO, explica que “este sistema exibe enormes contrastes. O componente térmico quente destruirá grande parte do componente frio à medida que o sistema evolui, e estamos testemunhando uma transição delicada”. Ele  conclui que  “isso fornece confirmação observacional de previsões teóricas de longa data sobre a formação dos maiores objetos gravitacionalmente ligados no Universo”.