Cientistas observaram diretamente gás intracluster quente no protoaglomerado SPT2349-56 no desvio para o vermelho 4,3, uma descoberta que desafia os modelos teóricos existentes de formação de aglomerados de galáxias. Usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), os pesquisadores detectaram o efeito Sunyaev-Zeldovich (SZ) térmico, uma assinatura de gás quente, dentro deste aglomerado inicial de galáxias.

A observação, detalhada em uma publicação recente na Nature, revela uma energia térmica de aproximadamente 10^61 erg no núcleo de SPT2349-56. Este nível de energia é cerca de dez vezes maior do que o que as forças gravitacionais sozinhas seriam esperadas para produzir. De acordo com o estudo, isso sugere que mecanismos de aquecimento substanciais estavam em jogo muito cedo na montagem do aglomerado, potencialmente superaquecendo o meio intracluster (ICM) antes que ele se formasse completamente.

O meio intracluster, composto de gás quente (10^7 K), contém a maioria dos bárions, ou matéria ordinária, dentro dos aglomerados de galáxias. Simulações cosmológicas sugeriram anteriormente que a massa e a temperatura do ICM deveriam diminuir em tempos anteriores no universo, à medida que o gás ainda está em processo de montagem e aquecimento. Antes desta descoberta, detecções seguras de ICM quente eram limitadas a sistemas no desvio para o vermelho 2 ou acima, deixando incerteza em torno do tempo e dos mecanismos de montagem do ICM.

SPT2349-56, localizado em um desvio para o vermelho de 4,3, hospeda um reservatório significativo de gás molecular e três núcleos galácticos ativos (AGN) rádio-intensos dentro de uma região que abrange aproximadamente 100 kiloparsecs. Essas características o tornam um ambiente único para estudar a formação inicial de aglomerados. A detecção do efeito SZ neste protoaglomerado fornece evidências diretas de que um aquecimento significativo pode ocorrer muito antes do que se previa.

O efeito Sunyaev-Zeldovich é um fenômeno onde os fótons da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB) são espalhados por elétrons quentes no ICM, resultando em uma distorção do espectro do CMB. Ao medir essa distorção, os cientistas podem inferir a temperatura e a densidade do gás quente.

"Esta descoberta fornece informações cruciais sobre os estágios iniciais da formação de aglomerados de galáxias", disse um dos principais pesquisadores do projeto. "Sugere que os modelos teóricos atuais podem precisar ser revisados para levar em conta o rápido aquecimento observado neste sistema."

As descobertas têm implicações para nossa compreensão de como as galáxias e as estruturas em grande escala se formaram no início do universo. A presença de um ICM tão quente nesta época inicial sugere que os processos de feedback, como os dos AGN, podem ter desempenhado um papel mais significativo na regulação do crescimento de galáxias e aglomerados do que se pensava anteriormente.

Pesquisas futuras se concentrarão no estudo de outros protoaglomerados de alto desvio para o vermelho para determinar se o rápido aquecimento observado em SPT2349-56 é um fenômeno comum ou um outlier. Mais observações com o ALMA e outros telescópios estão planejadas para investigar as propriedades do ICM e o papel dos AGN no aquecimento do gás. Esses estudos ajudarão a refinar nossa compreensão dos processos complexos que moldaram o universo que observamos hoje.