O Galaxy Cluster 'Dead' está fazendo estrelas novamente e os astrônomos não sabem o porquê: WebCuriosos

O cluster de Phoenix é um dos aglomerados de galáxias mais maciços conhecidos. Os astrônomos identificaram 42 galáxias membros até agora, mas pode haver até 1.000 no cluster. Devido ao seu tamanho e idade, ele deve ser finalizado com a vigorosa formação de estrelas característica de galáxias jovens.

Mas não é.

A formação de estrelas precisa de gás frio e denso. O gás quente resiste ao colapso nos núcleos estelares, que se tornam protoestares e depois as principais estrelas da sequência. Galáxias e aglomerados antigos usaram o gás frio ou o despiu.

Estes são chamados de galáxias 'extintas'. Em termos de formação de estrelas, as galáxias podem ser classificadas como sequência vermelha, que significa antiga e extinta, ou nuvem azul, o que significa que há uma formação mais ativa em estrela.

A galáxia central do Phoenix Cluster fica a cerca de 5,8 bilhões de anos-luz de distância e deve ser feita principalmente com a formação de estrelas. Muitos aglomerados de galáxias têm uma região de gás quente no meio intracluster (ICM). Em uma galáxia típica, esse gás esfria e alimenta a formação de estrelas.

No entanto, as observações mostram que a taxa de formação de estrelas nessas galáxias é notavelmente baixa e não há evidências do gás frio. Os astrônomos chamam isso de discrepância de “problema de fluxo de refrigeração” e leva a essa pergunta: por que o ICM não está esfriando e formando novas estrelas?

A resposta dominante a isso é que os jatos do buraco negro de núcleos galácticos ativos estão aquecendo o gás e impedindo que ele formasse estrelas.

A galáxia central do cluster de Phoenix deve ser feita principalmente com a formação de estrelas. No entanto, possui um núcleo intensamente brilhante, típico da formação vigorosa de estrelas. De alguma forma, o cluster de Phoenix tem uma fonte de gás frio que está alimentando o nascimento da estrela.

Gerou -se de alguma forma? Está canalizando com galáxias mais jovens?

Em novas pesquisas, os cientistas usaram o JWST para investigar o coração do cluster. Eles o fizeram porque observações anteriores com outros telescópios mostraram que o núcleo era extraordinariamente brilhante, indicando o nascimento feroz da estrela. Como isso contradiz o que os astrônomos pensam que sabem sobre grupos como esse, sua curiosidade foi despertada.

A pesquisa, publicada em Naturezaé intitulado “Imaging diretamente o fluxo de resfriamento no cluster de Phoenix.“O autor principal é Michael Reefe, um estudante de pós -graduação em física do Instituto Kavli do MIT de Astrofísica e Pesquisa Espacial.

Michael McDonald, professor associado de física do MIT e co-autor desta pesquisa, liderou a equipe de pesquisa que descobriu o cluster de Phoenix em 2010 usando o Telescópio do Polo Sul.

Dois anos depois, eles o observaram novamente com vários telescópios. Eles descobriram que a galáxia central no cluster era inesperadamente brilhante devido à formação de estrelas extrema. Os pesquisadores disseram que até 1.000 estrelas podem se formar a cada ano, um número surpreendente em comparação com a Via Láctea, que forma menos de 10 estrelas por ano, de acordo com algumas pesquisas.

Nas observações anteriores, os astrônomos encontraram um gás muito quente e um gás muito frio no cluster de Phoenix. Eles observaram bolsões de gás ultraHOT medindo cerca de 1 milhão de graus Fahrenheit e regiões de gás extremamente frio medindo apenas 10 quelezas, ou 10 graus acima de zero absoluto.

O gás quente não é incomum, pois os buracos negros supermassivos (SMBHs) podem emitir jatos extremamente enérgicos que podem aquecer o gás. Quando uma galáxia é jovem, parte desse gás esfria e forma estrelas. A galáxia central do cluster de Phoenix também possui um gás frio. As observações anteriores mostraram que não havia um gás quente entre o gás, o que é estranho. Existe uma resposta para o problema de fluxo de resfriamento no cluster de Phoenix?

Os pesquisadores argumentaram que, se a galáxia central de Phoenix estiver de alguma forma gerando o gás frio detectado, deve haver gás quente intermediário entre o gás quente e o gás frio. É aqui que o JWST entra em cena.

O JWST, com seus poderosos recursos de infravermelho, encontrou algum gás quente. Isso mostra que o cluster é capaz de gerar o gás frio necessário para a formação de estrelas, porque o gás quente é uma evidência de uma transição entre os extremos de temperatura.

As novas observações do JWST, baseadas nas emissões de neon, forneceram o primeiro mapa de gás em larga escala a temperaturas entre 100.000 e 1.000.000 de Kelvin no cluster de Phoenix.

Eles usaram o espectrômetro de média resolução no MIRI e coletaram 12 horas de dados infravermelhos. Eles estavam procurando um comprimento de onda específico de luz emitido pela Neon a cerca de 300.000 K, ou 540.000 F. Isso mostra a presença do gás quente intermediário que seria evidência de resfriamento.

Criticamente, o neon é co-espacial com outros recursos, como o gás mais legal e os locais da formação ativa de estrelas. Esta é uma evidência que apoia um vínculo direto entre gás intermediário, resfriamento e formação de estrelas.

“Este gás de 300.000 graus é como um sinal de néon que está brilhando em um comprimento de onda específico da luz, e pudemos ver grupos e filamentos em todo o nosso campo de visão”, disse o principal autor do autor em um Comunicado de imprensa. “Você podia ver isso em todos os lugares.”

“Pela primeira vez, temos uma imagem completa da fase quente-a-fria na formação de estrelas, que realmente nunca foi observada em nenhuma galáxia”, disse Reefe. “Há uma auréola desse gás intermediário em todos os lugares que podemos ver”.

O fato de os astrônomos não conseguirem ver o gás quente revelador no cluster de Phoenix não significa que não estava lá. O JWST dá aos pesquisadores a melhor aparência das galáxias, descobrindo detalhes que estavam escondidos anteriormente.

Ainda assim, a pergunta que deve ser feita é se Phoenix é especial. O JWST encontrará o gás quente de Telltale em outras galáxias?

“A questão agora é: por que esse sistema?” Adicionado co-autor McDonald. “Essa enorme explosão de estrelas pode ser algo que todo cluster passa em algum momento, mas estamos vendo apenas acontecer atualmente em um cluster. A outra possibilidade é que há algo divergente nesse sistema, e a Phoenix seguiu um caminho que outros sistemas Não vá.

“Antes do Phoenix, o cluster de galáxias mais formador do universo tinha cerca de 100 estrelas por ano, e até isso era um outlier. O número típico é um”, disse McDonald. “O Phoenix está realmente compensado do resto da população”.

Isso nos leva a uma das perguntas não respondidas sobre galáxias antigas. Eles devem ser extintos ou 'vermelhos e mortos', mas nem todos são. De onde veio esse gás frio? Veio de fora dessas galáxias?

“A pergunta foi: de onde veio esse gás frio?” McDonald disse. “Não é certo que o gás quente se refresque, porque pode haver um feedback de buraco negro ou supernova. Portanto, existem algumas opções viáveis, o mais simples é que esse gás frio foi lançado no centro de outras galáxias próximas. O outro é que esse gás de alguma forma está esfriando diretamente do gás quente no núcleo “.

O fato de que o [Ne VI] As emissões são cospaciais com os locais de formação ativa de estrelas sugerem um episódio recente de resfriamento rápido de gás, criando um pico de resfriamento.

Os pesquisadores dizem que esse resfriamento extremo, gerando 20.000 massas solares de gás frio a cada ano. Isso mostra que a galáxia é capaz de fornecer seu próprio gás frio para a formação de estrelas e que não vem de outros lugares. A questão é, como?

Os resultados sugerem que, de alguma forma, o buraco negro central está realmente promovendo o resfriamento do gás em vez de aquecê -lo.

“Esses dados fornecem um mapa de gás em larga escala a temperaturas entre 105 Kelvin e 106 Kelvin em um núcleo de cluster e destacam o papel crítico que o feedback do buraco negro não apenas regula o resfriamento, mas também a promovendo”, escrevem os autores.

A pesquisa responde parte da pergunta que o cluster de Phoenix apresenta.

“Se os episódios de resfriamento de curta duração são comuns na população de cluster de galáxias, fornecendo o combustível necessário para o feedback contínuo da AGN, o Phoenix fornece uma janela única para esse processo criticamente importante, mas raramente capturado, para entender a formação das galáxias mais maciças em O universo, “os autores escrevem em sua conclusão.

“Acho que entendemos completamente o que está acontecendo, em termos do que está gerando todas essas estrelas”, disse McDonald. “Não entendemos o porquê. Mas esse novo trabalho abriu uma nova maneira de observar esses sistemas e entendê -los melhor”.

Este artigo foi publicado originalmente por Universo hoje. Leia o Artigo original.