Novas observações e simulações mostram que jatos de partículas de alta energia emitidos pelo buraco negro massivo central na galáxia mais brilhante em aglomerados de galáxias podem ser usados para mapear a estrutura de campos magnéticos invisíveis entre os aglomerados. Essas descobertas fornecem aos astrônomos uma nova ferramenta para investigar aspectos anteriormente inexplorados de aglomerados de galáxias.

As estruturas de jato curvado emitidas do MRC 0600-399 observadas pelo rádio telescópio MeerKAT (esquerda) são bem reproduzidas pela simulação conduzida no ATERUI II (direita). A galáxia B próxima, visível na parte esquerda da imagem do MeerKAT, não está afetando o jato e foi excluída da simulação. Crédito: Chibueze, Sakemi, Ohmura et al. (Imagem MeerKAT); Takumi Ohmura, Mami Machida, Hirotaka Nakayama, Projeto 4D2U, NAOJ (imagem ATERUI II)

Conforme os aglomerados de galáxias crescem por meio de colisões com a matéria circundante, eles criam choques em arco e ondas em seu plasma diluído. O movimento de plasma induzida por estas atividades pode armar intra fragmentação de camadas magnéticas, formando paredes virtuais de força magnética. Essas camadas magnéticas, no entanto, só podem ser observadas indiretamente quando algo interage com elas. Porque é simplesmente difícil identificar tais interações, a natureza dos campos magnéticos intra-cluster permanece mal compreendida. Uma nova abordagem para mapear/caracterizar camadas magnéticas é altamente desejada.

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Uma equipe internacional de astrônomos, incluindo Haruka Sakemi, uma estudante de pós-graduação na Universidade de Kyushu (agora pesquisadora do Observatório Astronômico Nacional do Japão - NAOJ), usou o radiotelescópio MeerKAT localizado no deserto de Karoo do Norte na África do Sul para observar uma galáxia brilhante no aglomerado de galáxias em fusão, Abell 3376 conhecida como MRC 0600- 399. Localizada a mais de 600 milhões de anos-luz de distância na direção da constelação de Columba, MRC 0600-399 é conhecida por ter estruturas de jato incomuns dobradas em ângulos de 90 graus. As observações anteriores de raios-X revelaram que MRC 0600-399 é o núcleo de um subgrupo que penetra no aglomerado principal de galáxias, indicando a presença de fortes camadas magnéticas na fronteira entre o aglomerado principal e os subgrupos. Esses recursos tornam o MRC 0600-399 um laboratório ideal para investigar as interações entre jatos e camadas magnéticas fortes.

As observações do MeerKAT revelaram detalhes sem precedentes dos jatos, mais notavelmente, estrutura de 'foice dupla' tênue se estendendo na direção oposta dos pontos de curvatura e criando uma forma de "T". Esses novos detalhes mostram que, como um jato de água batendo em uma vidraça, essa é uma colisão muito caótica. Simulações de computador dedicadas são necessárias para explicar a morfologia do jato observada e as configurações possíveis do campo magnético.

Takumi Ohmura, um estudante graduado da Universidade de Kyushu (agora pesquisador do Instituto de Pesquisa de Raios Cósmicos da Universidade de Tóquio - ICRR), da equipe realizou simulações no supercomputador ATERUI II do NAOJ, o computador mais poderoso do mundo dedicado à cálculos de astronomia. As simulações assumiram um forte campo magnético semelhante a um arco, negligenciando detalhes confusos como turbulência e o movimento da galáxia. Este modelo simples fornece uma boa combinação para as observações, indicando que o padrão magnético usado na simulação reflete a intensidade do campo magnético real e a estrutura em torno do MRC 0600-399. Mais importante, ele demonstra que as simulações podem representar com sucesso a física subjacente para que possam ser usadas em outros objetos para caracterizar estruturas de campo magnético mais complexas em aglomerados de galáxias. Isso fornece aos astrônomos uma nova maneira de entender o Universo magnetizado e uma ferramenta para analisar os dados de alta qualidade de futuros observatórios de rádio como o SKA (o Square Kilometer Array).

Esses resultados apareceram como Chibueze, Sakemi, Ohmura, et. al. "Jatos tortos de campos magnéticos no aglomerado de galáxias Abell 3376" na Nature em 6 de maio de 2021.

Mais informações: Bent jets from magnetic fields in the galaxy cluster Abell 3376, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03434-1

Fonte: Phys