Aglomerados de Galáxias

A energia cinética envolvida em uma colisão entre o gás de dois aglomerados é comparável à energia emitida por 10 bilhões de estrelas como o Sol durante toda a vida destas estrelas

       Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas em equilíbrio do Universo, com diâmetro típico de 15 milhões de anos-luz. Os aglomerados contêm milhares de galáxias, em geral elípticas e lenticulares, com uma pequena fração de galáxias espirais como a nossa.
       A maior contribuição para a massa dos aglomerados, no entanto, não vem das galáxias, mas sim da chamada matéria escura. A presença desta matéria, ainda desconhecida, é detectada de forma indireta através de três métodos independentes. Primeiro, pelo movimento das galáxias - quanto mais rápido as galáxias se movem, maior é a massa inferida para o aglomerado. Segundo, pelo efeito de lentes gravitacionais - a luz de galáxias longínquas sofre um desvio devido ao campo gravitacional do aglomerado e, com esta observação, podemos deduzir a massa do aglomerado. Finalmente, por observações em raios-X.
       Tipicamente, cerca de 80% da massa de um aglomerado está na forma de matéria escura e 5% na forma de galáxias. Os restantes 15% estão na forma de um gás difuso que permeia todo o aglomerado. Este gás é muito mais rarefeito do que os melhores vácuos produzidos na Terra: no centro de um aglomerado a sua densidade é de cerca de apenas 10 prótons por litro, ou seja, 10 miligramas em mil quilômetros cúbicos e é, também, extremamente quente, com temperatura da ordem de 50 milhões de graus. Nestas condições, o gás está completamente ionizado e os elétrons, que estão separados dos átomos, são atraídos continuamente pelos núcleos (de carga positiva) produzindo desta forma uma emissão de radiação eletromagnética. Esta radiação de alta energia, mil vezes mais energética que a luz visível, é observada como raios-X e este processo de emissão é conhecido como radiação de freamento.

       Devido à atmosfera da Terra, os raios-X são absorvidos a dezenas de quilômetros acima da superfície e, na prática, sua observação só é possível por satélites artificiais. Os estudos sistemáticos da emissão em raios-X de aglomerados de galáxias só começaram por volta de 1980. Um salto na qualidade das observações em raios-X ocorreu com os lançamentos do satélites norte-americano Chandra, lançado em 23 de julho de 1999.
       Desde as primeiras observações em raios-X, foi possível medir a densidade e temperatura do gás intra-aglomerado. Supondo que este gás esteja em equilíbrio no campo gravitacional do aglomerado, é possível deduzir não apenas a massa do gás, mas também a massa total do aglomerado de galáxias.
       Com os satélites mais recentes, no entanto, aprendemos muito mais sobre os aglomerados e o gás intra-aglomerado. A composição química deste gás é semelhante a de estrelas como o Sol, mas com cerca de um terço da abundância solar de elementos químicos.
       As teorias cosmológicas atuais prevêem colisões e fusões sucessivas entre aglomerados de galáxias, sendo este talvez o mecanismo mais importante na sua formação. Isto afeta pouco as galáxias, individualmente, mas tem conseqüências dramáticas para o gás.
       A energia cinética envolvida em uma colisão entre o gás de dois aglomerados é comparável à energia emitida por 10 bilhões de estrelas como o Sol durante toda a vida destas estrelas.
       O choque entre os aglomerados provoca ondas de compressão no gás, causando a propagação de frentes de alta temperatura. O estudo deste fenômeno nos dará em breve indicações importantes para entendermos o processo de formação de aglomerados de galáxias.