Os astrónomos detectaram gás inesperadamente quente num aglomerado de galáxias distante e em desenvolvimento, apenas 1,4 mil milhões de anos após o Big Bang. Esta descoberta, feita utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), desafia os modelos existentes de como os enxames de galáxias se formam e evoluem no Universo primordial. O protoaglomerado, designado SPT2349-56, está localizado a cerca de 12,4 mil milhões de anos-luz de distância, o que significa que o observamos tal como existia quando o cosmos tinha apenas um décimo da sua idade atual.
O Calor Inesperado
As observações revelam uma atmosfera extremamente aquecida em torno do núcleo do aglomerado, que contém múltiplos buracos negros supermassivos que se alimentam ativamente e mais de 30 galáxias em intensa formação estelar. Estas galáxias estão a dar origem a estrelas a taxas até 1.000 vezes mais rápidas do que a nossa Via Láctea, todas compactadas num espaço apenas três vezes maior.
“Não esperávamos ver uma atmosfera de aglomerado tão quente tão cedo na história cósmica”, explica Dazhi Zhou, Ph.D. candidato na Universidade da Colúmbia Britânica. Antes disso, os cientistas presumiam que os primeiros aglomerados de galáxias eram demasiado jovens para terem desenvolvido atmosferas quentes e estáveis.
Efeito térmico Sunyaev-Zel’dovich
A descoberta veio através do uso do efeito térmico Sunyaev-Zel’dovich (tSZ), uma técnica que detecta a sombra tênue lançada por elétrons quentes em aglomerados de galáxias contra o brilho residual do Big Bang – o Fundo Cósmico de Microondas. Este método indireto permitiu aos astrônomos mapear o gás quente sem a necessidade de observar a luz emitida diretamente dele.
Implicações para a formação de clusters
A descoberta sugere que aglomerados massivos podem formar-se de forma mais rápida e violenta do que se pensava anteriormente, com explosões poderosas de buracos negros supermassivos injetando enorme energia no gás circundante. O estudo propõe que estes processos energéticos, combinados com intensa atividade de explosão estelar, podem superaquecer rapidamente o gás intraaglomerado em aglomerados jovens.
Este sobreaquecimento é provavelmente um passo crítico na transformação destes primeiros aglomerados frios nas extensas estruturas quentes observadas hoje. Os modelos atuais de evolução de galáxias e aglomerados podem precisar de revisão para dar conta deste processo de aquecimento acelerado.
Um Novo Laboratório para Evolução Cósmica
SPT2349-56 apresenta uma oportunidade única para estudar os estágios iniciais da formação de clusters. A coexistência de rápida formação estelar, buracos negros energéticos e uma atmosfera superaquecida num aglomerado tão jovem e compacto não tem precedentes.
“O SPT2349-56 é um laboratório muito estranho e excitante”, enfatiza Zhou. “Ainda existe uma enorme lacuna de observação entre esta fase inicial violenta e os aglomerados mais calmos que vemos mais tarde.” Mapear como essas atmosferas evoluem ao longo do tempo será um foco principal para pesquisas futuras.
As descobertas, publicadas na Nature em 5 de janeiro de 2026 (doi: 10.1038/s41586-025-09901-3), ultrapassam os limites do que os astrónomos podem estudar no Universo primordial e abrem novas questões sobre a interação entre buracos negros supermassivos, a formação de galáxias e a evolução das estruturas cósmicas. A primeira detecção direta de gás quente de aglomerados já relatada força os cientistas a repensar a sequência e a velocidade da evolução dos aglomerados de galáxias.
