Campos Magnéticos Gigantes no Universo

O radiotelescópio de 100m Effelsberg observa estruturas magnéticas com vários milhões de anos-luz de extensão.

0
957
A relíquia nos arredores da galáxia CIZA J2242 + 53, chamada "Salsicha" por causa de sua forma, está localizada a cerca de dois bilhões de anos-luz de nós. As linhas de contorno mostram a intensidade da emissão de rádio a um comprimento de onda de 3cm, observado com o radiotelescópio Effelsberg de 100m. As cores representam a distribuição da intensidade de rádio linearmente polarizada no comprimento de onda escolhido, em unidades de Milli-Jansky por feixe do telescópio. Os traços curtos indicam a orientação do campo magnético. A fonte luminosa na parte inferior é uma galáxia de rádio que pertence ao mesmo aglomerado de galáxias. © M. Kierdorf et ai., A & A 600, A18.

Artigo traduzido de Max Planck Institute.

Astrônomos de Bonn e Tautenburg, na Turíngia (Alemanha), usaram o radiotelescópio de 100m Effelsberg para observar vários aglomerados de galáxias. Nas bordas desses grandes aglomerados de matéria escura, sistemas estelares (galáxias), gás quente e partículas carregadas, eles encontraram campos magnéticos que são excepcionalmente ordenados em distâncias de muitos milhões de anos-luz. Isso os torna os campos magnéticos mais estendidos no universo conhecido até agora.

Os resultados foram publicados em 22 de março na revista “Astronomy & Astrophysics”.

Os aglomerados de galáxias são as maiores estruturas gravitacionalmente ligadas no universo. Com uma extensão típica de cerca de 10 milhões de anos-luz, ou seja 100 vezes o diâmetro da Via Láctea, eles hospedam um grande número de tais sistemas estelares, juntamente com gás quente, campos magnéticos, partículas carregadas, incorporadas em grandes halos de matéria escura, cuja composição é desconhecida. A colisão de aglomerados de galáxias leva a uma compressão de choque do gás de aglomeração quente e dos campos magnéticos. As características resultantes do arco são chamadas de “relíquias” e se destacam pela emissão de rádio e raios-X. Desde a sua descoberta em 1970 com um radiotelescópio perto de Cambridge, Reino Unido, relíquias foram encontradas em cerca de 70 aglomerados de galáxias até agora, mas é provável que existam muitos mais. Eles enviam enormes fluxos de gás que continuamente moldam a estrutura do universo.

As ondas de rádio são excelentes traçadoras de relíquias. A compressão dos campos magnéticos ordena as linhas de campo, o que também afeta as ondas de rádio emitidas. Mais precisamente, a emissão torna-se linearmente polarizada. Este efeito foi detectado em quatro galáxias por uma equipe de pesquisadores do Instituto Max Planck de Radioastronomia de Bonn (MPIfR), do Instituto Argelander de Radioastronomia da Universidade de Bonn (AIfA), do Observatório Estadual da Turíngia em Tautenburg, e colegas em Cambridge, EUA. Eles usaram o radiotelescópio de 100m do MPIfR perto de Bad Münstereifel-Effelsberg nas colinas de Eifel, em comprimentos de onda de 3cm e 6cm. Esses comprimentos de onda curtos são vantajosos porque a emissão polarizada não é diminuída ao passar pelo aglomerado de galáxias e pela Via Láctea.

O radiotelescópio de 100m perto de Bad Münstereifel-Effelsberg. As observações de emissão de rádio polarizada a partir de aglomerados de galáxias foram realizadas com este telescópio em comprimentos de onda de 3 e 6cm.
© Norbert Junkes / MPIfR.

Relíquias polarizadas linearmente foram encontradas nos quatro conjuntos de galáxias observados, em um caso pela primeira vez. Os campos magnéticos são de intensidade semelhante à da Via Láctea, enquanto os graus de polarização medidos de até 50% são excepcionalmente altos, indicando que a emissão se origina em um campo magnético extremamente ordenado. “Nós descobrimos os maiores campos magnéticos ordenados do universo até agora, se estendendo por cerca de 5 a 6 milhões de anos-luz”, diz Maja Kierdorf de MPIfR Bonn, líder do projeto e a primeira autora da publicação. Ela também escreveu sua tese de mestrado na Universidade de Bonn sobre este assunto. Para este projeto, o co-autor Matthias Hoeft, da TLS Tautenburg, desenvolveu um método que permite determinar o “número de Mach”, ou seja, a relação entre a velocidade relativa entre as nuvens de gás em colisão e a velocidade do som local, usando o grau de polarização observado. Os números de Mach resultantes de cerca de dois nos dizem que os aglomerados de galáxias colidem com velocidades de cerca de 2000 km/s, o que é mais rápido do que medições anteriores da emissão de raios-X.

As novas observações do telescópio Effelsberg mostram que o plano de polarização da emissão de rádio das relíquias muda com comprimento de onda. Esse “efeito de rotação de Faraday”, nomeado de acordo com o físico inglês Michael Faraday, indica que também existem campos magnéticos ordenados entre os aglomerados e, juntamente com o gás quente, causam a rotação do plano de polarização. Esses campos magnéticos podem ser ainda maiores do que os próprios aglomerados.

“O radiotelescópio Effelsberg provou ser um instrumento ideal para a detecção de campos magnéticos no universo”, ressalta o co-autor Rainer Beck, da MPIfR, que trabalha neste tema há mais de 40 anos. “Agora podemos buscar sistematicamente campos magnéticos ordenados em aglomerados de galáxias usando ondas de rádio polarizadas.”

CONTINUAR LENDO