Cientistas observaram diretamente gás intracluster quente em um protocluster chamado SPT2349-56 com um redshift de 4,3, um período em que o universo tinha menos de 1,5 bilhão de anos, usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Esta descoberta, relatada na Nature, desafia os modelos teóricos existentes sobre a formação de aglomerados de galáxias e o aquecimento do meio intracluster (ICM).

A observação foi possível através da detecção do efeito Sunyaev-Zeldovich (SZ) térmico, um fenômeno onde os fótons da radiação cósmica de fundo (CMB) ganham energia ao passar por elétrons quentes no ICM. Este efeito fornece uma maneira direta de sondar o gás quente que permeia os aglomerados de galáxias. SPT2349-56, localizado no universo primitivo, hospeda um reservatório significativo de gás molecular e três núcleos galácticos ativos (AGN) dentro de uma região relativamente pequena de aproximadamente 100 quiloparsecs.

A energia térmica medida no núcleo de SPT2349-56 é de aproximadamente 10^61 ergs, que é cerca de dez vezes maior do que o que a gravidade sozinha seria esperada para produzir. Isso sugere que mecanismos de aquecimento significativos estavam em jogo muito cedo na montagem do aglomerado. De acordo com o artigo de pesquisa, esta descoberta contradiz as expectativas teóricas atuais que preveem um declínio na massa e na temperatura do ICM em direção a tempos anteriores, já que o gás ainda está em processo de montagem e aquecimento.

Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas gravitacionalmente ligadas conhecidas no universo. Eles contêm centenas ou até milhares de galáxias embutidas em um plasma difuso de gás quente, o ICM. Este ICM contém a maior parte da matéria bariônica (matéria comum feita de prótons e nêutrons) no aglomerado e é aquecido a temperaturas de milhões de graus Kelvin. Entender como o ICM se forma e evolui é crucial para entender a evolução geral do universo.

Simulações cosmológicas têm sido usadas há muito tempo para modelar a formação de aglomerados de galáxias. Essas simulações preveem que o ICM deve ser menos massivo e mais frio em tempos anteriores, já que o gás ainda está se acumulando no aglomerado e sendo aquecido por processos gravitacionais e feedback de AGN. No entanto, a nova observação de SPT2349-56 sugere que um aquecimento substancial pode ocorrer muito antes do que se pensava, potencialmente devido à intensa atividade dos AGN dentro do protocluster.

As implicações desta descoberta são significativas para a nossa compreensão da formação de aglomerados de galáxias. Sugere que os processos que aquecem o ICM, como o feedback de AGN, podem ser mais eficientes ou mais prevalentes no universo primitivo do que se supunha anteriormente. Mais observações de protoclusters semelhantes em altos redshifts são necessárias para confirmar essas descobertas e para entender melhor os mecanismos que impulsionam o aquecimento precoce do ICM. Essas observações podem envolver o uso de outros telescópios e instrumentos para estudar as propriedades do gás e das galáxias dentro de SPT2349-56 em mais detalhes.