Os astrônomos acabaram de encontrar em absoluto a maior galáxia.

Os lóbulos de rádio de Alcyoneus. Crédito da imagem: Martijn Oei et al

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Escondida a cerca de 3 bilhões de anos-luz de distância, Alcyoneus é uma galáxia de rádio gigante que atinge 5 megaparsecs no espaço. Isso tem 16,3 milhões de anos-luz de comprimento e constitui a maior estrutura conhecida de origem galáctica.

A descoberta destaca nossa pouca compreensão desses colossos e o que impulsiona seu incrível crescimento. Mas poderia fornecer um caminho para uma melhor compreensão, não apenas de galáxias de rádio gigantes, mas do meio intergaláctico que flutua nos vazios do espaço.

As rádiogaláxias gigantes são mais um mistério em um Universo cheio de mistérios. Elas consistem em uma galáxia hospedeira (que é o aglomerado de estrelas que orbitam um núcleo galáctico contendo um buraco negro supermassivo), bem como jatos e lóbulos colossais que surgem do centro galáctico. Esses jatos e extremidades, interagindo com o meio intergaláctico, atuam como um síncrotron para acelerar os elétrons que produzem a emissão de rádio.

Temos certeza de que sabemos o que produz os jatos: um buraco negro supermassivo ativo no centro galáctico. Nós nos referimos a um buraco negro como 'ativo' quando está consumindo (ou 'agregando') material de um disco gigante de material ao seu redor. Nem todo o material no disco de acreção girando em um buraco negro ativo inevitavelmente acaba além do horizonte de eventos. Uma pequena fração dele de alguma forma é canalizada da região interna do disco de acreção para os polos, onde é lançado no espaço na forma de jatos de plasma ionizado, a velocidades que representam uma porcentagem significativa da velocidade da luz.

Esses jatos podem viajar distâncias enormes antes de se espalharem em extremidades emissores de rádio gigantes.

Crédito da imagem: Martijn Oei et al

Este processo é bastante normal. Até a Via Láctea tem lóbulos de rádio. O que realmente não sabemos é por que, em algumas galáxias, elas crescem até tamanhos absolutamente gigantescos, em escalas megaparsec. Essas são chamadas de galáxias de rádio gigantes, e os exemplos mais extremos podem ser a chave para entender o que impulsiona seu crescimento.

“Se existem características de galáxias hospedeiras que são uma causa importante para o crescimento de rádios galáxias gigantes, então os hospedeiros das maiores rádios galáxias gigantes provavelmente as possuem”, explicam os pesquisadores, liderados pelo astrônomo Martijn Oei, do Observatório de Leiden, na Holanda. em seu artigo pré-impresso, que foi aceito para publicação em  Astronomy & Astrophysics.

“Da mesma forma, se existem ambientes particulares de grande escala que são altamente propícios ao crescimento de galáxias de rádio gigantes, é provável que as maiores galáxias de rádio gigantes residam neles”.

A equipe procurou esses outliers nos dados coletados pelo LOw Frequency ARray (LOFAR) na Europa, uma rede interferométrica composta por cerca de 20.000 antenas de rádio, distribuídas em 52 locais na Europa. Elas reprocessaram os dados por meio de um novo pipeline, removendo fontes de rádio compactas que poderiam interferir nas detecções de lóbulos de rádio difusos e corrigindo a distorção óptica.

As imagens resultantes, dizem eles, representam a pesquisa mais sensível já realizada por lóbulos de rádiogaláxias. Em seguida, eles usaram a melhor ferramenta de reconhecimento de padrões disponível para localizar seu alvo: Seus próprios olhos.

Foi assim que eles encontraram Alcyoneus, expelido de uma galáxia a alguns bilhões de anos-luz de distância.

"Descobrimos o que é em projeção a maior estrutura conhecida feita por uma única galáxia, uma galáxia de rádio gigante com um comprimento próprio projetado [de] 4,99 ± 0,04 megaparsecs. O verdadeiro comprimento adequado é de pelo menos... 5,04 ± 0,05 megaparsecs", eles escreveram.

Depois de medir os lóbulos, os pesquisadores usaram o Sloan Digital Sky Survey para tentar entender a galáxia hospedeira.

Eles descobriram que é uma galáxia elíptica bastante normal, embutida em um filamento da teia cósmica, com cerca de 240 bilhões de vezes a massa do Sol, com um buraco negro supermassivo em seu centro com cerca de 400 milhões de vezes a massa do Sol.

Ambos os parâmetros estão, na verdade, no limite inferior para galáxias de rádio gigantes, o que pode fornecer algumas pistas sobre o que impulsiona o crescimento dos lóbulos de rádio.

“Além da geometria, Alcyoneus e seu hospedeiro são suspeitosamente comuns: A densidade total de luminosidade de baixa frequência, a massa estelar e a massa do buraco negro supermassivo são todas inferiores, embora semelhantes, às das rádiogaláxias gigantes mediais”, escrevem os pesquisadores.

“Assim, galáxias muito massivas ou buracos negros centrais não são necessários para criar grandes gigantes e, se o estado observado é representativo da fonte ao longo de sua vida, também não é alta potência de rádio”.

Pode ser que Alcyoneus esteja sentado em uma região do espaço com densidade menor que a média, o que poderia permitir sua expansão, ou que a interação com a teia cósmica tenha um papel no crescimento do objeto.

O que quer que esteja por trás disso, porém, os pesquisadores acreditam que Alcyoneus ainda está crescendo ainda mais, longe na escuridão cósmica.

Mais informações: 

Martijn SSL Oei et al, A descoberta de uma galáxia de rádio de pelo menos 5 Mpc. arXiv:2202.05427v1 [astro-ph.GA], arxiv.org/abs/2202.05427. Aceito para publicação em Astronomy & Astrophysics.

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Referência:

STARR, Michelle. The Biggest Galaxy Ever Found Has Just Been Discovered, And It Will Break Your Brain. Science Alert, 15, fev. 2022. Disponível em: <https://www.sciencealert.com/at-over-16-million-light-years-across-this-is-the-biggest-galaxy-ever-discovered>. Acesso em: 16, fev. 2022.