Aglomerado de galáxias SPT2349-56 ultrapassa 10 milhões K e põe em xeque modelos de evolução do Universo

O aglomerado de galáxias SPT2349-56, vestígio cósmico surgido apenas 1,4 bilhão de anos depois do Big Bang, revelou temperaturas de gás que superam em várias vezes o previsto pelos modelos de formação do Universo. A constatação, divulgada na revista Nature, obriga astrônomos a reavaliar a velocidade com que estruturas massivas se aqueceram nos primórdios do cosmos.

Como o aglomerado de galáxias SPT2349-56 foi detectado

A primeira pista sobre a existência do aglomerado de galáxias SPT2349-56 surgiu em 2010. Naquele ano, o Telescópio do Polo Sul, instalado na Antártida, registrou uma sinalização incomum enquanto examinava o céu. A observação apontava para uma concentração de matéria que se destacava na radiação cósmica de fundo, o brilho residual do Big Bang que ainda permeia todo o espaço.

Desde o registro inicial, os pesquisadores perceberam que não se tratava de um objeto ordinário. A assinatura deixada no levantamento do telescópio sugeria uma fonte de grande massa, capaz de influenciar o entorno de forma detectável mesmo a distâncias tão extremas. Esse indício motivou estudos posteriores e abriu caminho para análises mais detalhadas.

Evidências iniciais sobre a natureza do aglomerado de galáxias SPT2349-56

O passo seguinte ocorreu em 2018. Um artigo publicado naquele ano confirmou que o sinal enigmático correspondia a um grupo composto por 30 galáxias em interação intensa. As medições mostraram uma taxa de formação estelar mil vezes superior à da Via Láctea contemporânea. Além da produção acelerada de estrelas, as galáxias físicas colidiam umas com as outras, acrescentando complexidade ao sistema.

Os resultados de então levaram astrônomos a considerar o aglomerado de galáxias SPT2349-56 um laboratório natural para investigar como grandes estruturas cresceram e se organizaram. A densidade de matéria, a velocidade de colisões e o ritmo de nascimento estelar indicavam um processo vigoroso que poderia esclarecer etapas pouco conhecidas da história cósmica.

A nova medição de temperatura desafia modelos cosmológicos

A pesquisa recém‐publicada utilizou as antenas do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no deserto do Chile, para sondar novamente o objeto. O método escolhido foi analisar como o aglomerado projeta uma “sombra” na radiação cósmica de fundo. Esse efeito, denominado sinal Sunyaev-Zeldovich, surge quando o fundo de micro-ondas atravessa gás quente presente entre galáxias.

Ao medir a distorção produzida, os cientistas concluíram que o gás chega a temperaturas superiores a 10 milhões de Kelvin, valor pelo menos cinco vezes acima das projeções teóricas para aglomerações da mesma época. Segundo a literatura, estruturas dessa escala deveriam se aquecer lentamente, num processo gravitacional que demora bilhões de anos. Entretanto, o aglomerado de galáxias SPT2349-56 alcançou esse patamar térmico numa fração do tempo.

Dazhi Zhou, doutorando responsável pela análise, relatou que o sinal parecia intenso demais para ser real. Testes repetidos confirmaram a leitura, descartando artefatos instrumentais. O resultado implica uma discrepância que demanda revisão nos cenários aceitos para o aquecimento de grandes conjuntos de galáxias.

Possível papel de buracos negros no aquecimento do aglomerado de galáxias SPT2349-56

As medições indicam que a gravidade, isoladamente, não justifica a energia térmica observada. A principal hipótese levantada pela equipe atribui o aquecimento acelerado à atividade de pelo menos três buracos negros supermassivos presentes no interior do sistema. Quando esse tipo de objeto captura matéria, libera jatos de alta energia capazes de aquecer o gás vizinho em ritmo muito mais rápido que o previsto pelas simulações convencionais.

Embora os modelos já considerassem alguma influência de núcleos ativos em estágios jovens do Universo, a intensidade medida excede as expectativas. Para Scott Chapman, membro do grupo de pesquisa, o achado sugere que buracos negros desempenhavam papel agressivo na modelagem de aglomerados desde fases extremamente precoces. Essa conclusão desloca o momento em que tais interações se tornariam relevantes, empurrando-o para eras mais próximas do Big Bang.

Implicações para a compreensão da evolução precoce do Universo

Os resultados expõem um ecossistema complexo no qual formação estelar, colisões galácticas e injeção de energia por buracos negros agem de forma conjunta logo nos primeiros bilhões de anos de existência do cosmos. A constatação desafia a visão tradicional, que reservava os efeitos combinados desses processos para períodos posteriores.

Se o aglomerado de galáxias SPT2349-56 não for um caso isolado, cenários de evolução de grandes estruturas precisarão incorporar mecanismos de aquecimento mais eficientes em fases jovens. Isso afetará previsões sobre a distribuição de matéria, a taxa de surgimento de estrelas e a formação de estruturas massivas que hoje habitam o Universo.

Próximos passos nas pesquisas sobre o aglomerado de galáxias SPT2349-56

A equipe planeja continuar a investigação focando na forma como fatores distintos — colisões de galáxias, formação estelar vigorosa e emissão de jatos por buracos negros — interagem entre si. O objetivo é determinar o peso relativo de cada mecanismo no aquecimento observado e, em especial, quantificar quanta energia é injetada pelos núcleos ativos.

Ao estender o acompanhamento, os cientistas pretendem esclarecer de que maneira esses ambientes extremos evoluem para dar origem aos grandes aglomerados vistos atualmente. A compreensão detalhada do aglomerado de galáxias SPT2349-56 poderá, portanto, redefinir parâmetros utilizados em simulações cosmológicas e orientar futuras campanhas de observação com radiotelescópios e instrumentos ópticos de próxima geração.