Relíquias de rádio no aglomerado de galáxias em fusão PSZ2 G200.95-28.16

No vasto universo, existem grupos de galáxias unidos pela gravidade, conhecidos como aglomerados de galáxias. Às vezes, esses aglomerados colidem e se fundem. Quando isso acontece, eles criam algo bem espetacular: relíquias de rádio. Essas são arcos gigantes e brilhantes de ondas de rádio que aparecem nas bordas desses aglomerados em fusão. Pense nelas como grafites cósmicos deixados para trás pelos eventos energéticos da tumultuada história de um aglomerado de galáxias.

Hoje, vamos dar uma olhada em um desses aglomerados em fusão chamado PSZ2 G200.95-28.16. Esse aglomerado é um pouco menor em comparação com os vizinhos, mas tem três relíquias de rádio interessantes. Nossa equipe de pesquisa usou telescópios de rádio avançados para coletar novos dados, combinados com observações de Raios X, para entender o que está rolando nessa dança cósmica.

#O Que São Relíquias de Rádio?

Imagine o resultado de um acidente de carro. O som do metal amassando e do vidro quebrando por toda parte é semelhante às ondas de choque produzidas durante uma fusão de aglomerados de galáxias. Quando esses aglomerados colidem, eles geram choques que aceleram raios cósmicos-partículas minúsculas viajando perto da velocidade da luz. À medida que essas partículas energizadas interagem com campos magnéticos encontrados no aglomerado, elas emitem ondas de rádio, criando relíquias de rádio.

Relíquias de rádio têm uma forma distinta de arco e são frequentemente polarizadas, o que significa que sua luz tem uma direção preferida de oscilação. Elas são pistas importantes que ajudam os cientistas a entender os processos energéticos em jogo durante as fusões de aglomerados de galáxias.

#O Aglomerado PSZ2 G200.95-28.16

PSZ2 G200.95-28.16 é um intrigante aglomerado de galáxias de baixa massa localizado no cosmos. Foi avistado pela primeira vez pelo Satélite Planck e depois confirmado usando dados de raios X. Esse aglomerado é particularmente empolgante porque contém não uma, não duas, mas três relíquias de rádio-cada uma apresentando uma história cósmica única.

Demos o nome à relíquia mais proeminente de “Cavalo Marinho” devido à sua forma distinta. As outras duas relíquias serão chamadas de R2 e R3.

#Novas Observações

Para saber mais sobre PSZ2 G200.95-28.16, utilizamos telescópios de rádio avançados: o Telescópio de Rádio Gigante de Metre Atualizado (uGMRT) e o telescópio MeerKAT. Fizemos observações em várias frequências-400 MHz, 650 MHz e 1283 MHz. Além disso, usamos dados do Observatório de Raios X Chandra para dar mais profundidade à nossa pesquisa.

Nas nossas imagens, encontramos os maiores tamanhos das três relíquias: 1,53 Mpc para o Cavalo Marinho, 1,12 kpc para R2 e 340 kpc para R3. As medições de Polarização revelaram que todas as três relíquias são polarizadas a 1283 MHz, proporcionando mais insights sobre sua estrutura.

#As Características Únicas das Relíquias de Rádio

#Cavalo Marinho

O Cavalo Marinho é a estrela do show, se destacando por sua morfologia única. Ele tem uma cabeça curva, um corpo com um recorte e uma cauda alongada. O brilho dessa relíquia sugere que é resultado de processos energéticos intensos, possivelmente ligados a choques do aglomerado em fusão.

Curiosamente, o Cavalo Marinho mostrou sinais de intensificação espectral em direção ao centro do aglomerado, o que sugere a direção dos choques da fusão. Estimamos que o número de Mach, uma medida da força do choque, seja em torno de 2,5.

#R2

R2 é mais complicado. Ele possui duas estruturas: uma área difusa brilhante e um filamento mais fraco. Quando examinamos R2 de perto, notamos variações em seu brilho entre diferentes bandas de frequência, indicando que sua verdadeira natureza é mais complexa do que parece à primeira vista.

O número de Mach estimado para R2 é cerca de 3,5, indicando que ele também é influenciado por choques fortes.

#R3

Finalmente, temos R3, que é a menor das três relíquias. Ele se assemelha a um arco invertido e está localizado na região noroeste do aglomerado.

Embora R3 não seja tão brilhante quanto o Cavalo Marinho ou R2, ele ainda fornece insights valiosos sobre a dinâmica do aglomerado.

#Medições de Polarização

Uma das características intrigantes dessas relíquias de rádio é sua polarização. Nossa análise mostrou que todas as três relíquias exibem polarização linear, o que é uma boa notícia para entender seus campos magnéticos.

O Cavalo Marinho teve uma polarização média de cerca de 15%, com os vetores do campo elétrico se alinhando ao longo da estrutura da relíquia. R2 mostrou um alinhamento similar, enquanto R3 teve uma distribuição de campo magnético menos clara devido à sua natureza fraca.

#O Papel dos Raios X

Além de nossas observações de rádio, usamos dados de raios X para reunir uma visão abrangente do aglomerado em fusão. O mapa de brilho de superfície em raios X revelou dois subaglomerados proeminentes, que são regiões de intenso calor e atividade.

No entanto, em uma reviravolta, notamos que as relíquias de rádio não estavam alinhadas perpendicularmente ao eixo de fusão esperado, algo que geralmente vemos em outros aglomerados. De fato, não detectamos choques nos locais onde as relíquias são encontradas. Essa contradição levanta questões sobre a história da fusão de PSZ2 G200.95-28.16.

#Possíveis Cenários e Teorias

Com todas essas informações em mãos, começamos a explorar possíveis cenários que poderiam explicar as observações. Uma teoria sugere que a fusão produziu tanto choques axiais quanto equatoriais. Choques axiais surgem da direção da fusão, enquanto choques equatoriais se expandem para fora.

Dadas as posições incomuns das relíquias de rádio, também consideramos a possibilidade de que PSZ2 G200.95-28.16 esteja passando por uma fusão fora do eixo, onde os aglomerados colidem em um ângulo. Isso poderia explicar as diferentes forças de choque e as estruturas resultantes das relíquias de rádio.

Outra possibilidade é que múltiplos eventos de fusão estejam ocorrendo simultaneamente. Se for assim, diferentes eixos de fusão poderiam contribuir para as relíquias de rádio observadas, mas mais investigações serão necessárias para confirmar isso.

#O Anel de Rádio Estranho

Durante a investigação do aglomerado, nos deparamos com um anel de rádio peculiar em nossas imagens do uGMRT. Este anel tem cerca de 100 kpc de tamanho e despertou a curiosidade entre os cientistas.

Ele se assemelha ao que são conhecidos como Círculos de Rádio Estranhos (ORCs)-fontes de rádio redondas misteriosas que foram descobertas recentemente. Embora não possamos afirmar com certeza se isso é de fato um ORC, sua formação provavelmente envolve interações com o meio intracluster durante o processo de fusão, agitando as emissões de rádio.

#Conclusões

PSZ2 G200.95-28.16 é um emocionante aglomerado de galáxias de baixa massa com três relíquias de rádio cativantes. Através de nossas observações, conseguimos capturar as características únicas do Cavalo Marinho, R2 e R3, ao mesmo tempo em que levantamos questões sobre a dinâmica da fusão do aglomerado.

O processo de fusão nesse aglomerado é complexo, levando a várias emissões de rádio que desafiam nossas teorias existentes. Nosso trabalho enfatiza a importância de continuar a estudar esses eventos cósmicos, pois eles fornecem insights essenciais sobre a evolução do universo.

No final, este estudo mostra as interações fascinantes que acontecem no cosmos e como as relíquias de rádio servem como janelas para esses eventos espetaculares. Quem diria que o universo poderia ter tanto drama?