Un misterios intrus cosmic destabilizează unul dintre cele mai mari roiuri de galaxii cunoscute

Timp de decenii, astronomii au observat roiul Perseus ca pe un monument al stabilității în univers. Această grupare gigantică de galaxii, aflată la 250 de milioane de ani lumină de Pământ, părea pașnică, echilibrată și lipsită de orice trecut tumultuos. Un model perfect a ceea ce oamenii de știință numesc un roi „relaxat” – unul care nu a suferit o coliziune majoră timp de miliarde de ani. Însă o serie de anomalii cosmologice și, mai presus de toate, un studiu recent care utilizează o tehnică avansată de lentile gravitaționale slabe, au dat peste cap această certitudine. Cercetătorii cred acum că au identificat intrusul ascuns care a traversat Perseu acum miliarde de ani, provocând o adevărată undă de șoc în ceea ce se credea a fi un paradis cosmic.

Roiul Perseus este una dintre cele mai mari structuri legate gravitațional din universul apropiat. Se întinde pe aproximativ 11,6 milioane de ani-lumină și conține mii de galaxii, rezervoare vaste de gaz fierbinte și o cantitate imensă de materie neagră invizibilă. Pentru o lungă perioadă de timp, observațiile au susținut ideea că Perseus era un roi pașnic: gazul fierbinte care îmbăiază galaxiile sale curgea încet spre centrul său, răcindu-se treptat. Un „mini-halo” radio înconjura galaxia sa centrală, un alt indicator al unui mediu cosmic stabil. Dar a existat un detaliu care i-a îngrijorat pe astronomi. Clusterul nu era atât de sferic pe cât ar fi trebuit să fie. Avea o asimetrie clară est-vest, iar acest dezechilibru nu se potrivea cu ideea unui sistem „relaxat”.

Primul avertisment real a venit în 2012, când astronomii au descoperit vaste „fronturi reci” în Perseus – interfețe între regiuni de gaz fierbinte și gaz mai dens, mai rece. Aceste structuri sunt de obicei cicatricile lăsate de coliziunile titanice dintre roiurile de galaxii. Aceasta a fost o dovadă indirectă că un alt roi trebuie să se fi ciocnit cu Perseus în trecutul îndepărtat. Dar nimeni nu a putut identifica cine a fost responsabil. Universul este vast, iar urmele unei coliziuni vechi pot fi ușor mascate de complexitatea structurilor galactice.

Aici intervine o tehnică din ce în ce mai utilizată de astronomi: lentila gravitațională slabă. Bazată pe o predicție a lui Einstein, această metodă exploatează faptul că obiectele masive – cum ar fi roiurile de galaxii – distorsionează spațiul-timp din jurul lor, îndoind astfel lumina provenită de la galaxiile din fundal. Spre deosebire de lentilele puternice (care produc imagini spectaculoase precum inelele lui Einstein), lentilele slabe provoacă distorsiuni mai subtile. Dar prin observarea a mii de galaxii din fundal, este posibilă cartografierea masei totale, inclusiv a materiei întunecate invizibile. Este exact ceea ce a făcut o echipă de cercetători coreeni și americani, folosind telescopul Subaru din Hawaii. Folosind această metodă, astronomii au descoperit o vastă regiune de materie (vizibilă și întunecată) centrată pe o galaxie numită NGC 1264, la periferia clusterului Perseus. Acest subgrup este legat de Perseus printr-o punte de materie lungă de aproximativ 1,4 milioane de ani-lumină. Simulările computerizate, prezentate în Nature Astronomy, au arătat că acest pod nu este un simplu artefact de aliniere: el trădează o interacțiune gravitațională violentă între cele două structuri. Mai grav, modelarea a reușit să reproducă faimoasele fronturi reci observate cu zece ani mai devreme, confirmând că este vorba într-adevăr de consecințele unei coliziuni străvechi.

Conform modelului propus de cercetători, subroiul din jurul NGC 1264 a interacționat cu Perseus acum aproximativ 7,5 miliarde de ani. De atunci, acesta a traversat nucleul roiului principal de trei ori, la intervale de câteva miliarde de ani. O coregrafie gravitațională lentă, marcată de fricțiuni intense, unde de șoc și redistribuire a materiei. În urmă cu aproximativ 750 de milioane de ani, acest subgrup a traversat Perseu pentru ultima oară, lăsând în urmă semnăturile pe care astronomii le descifrează acum.

Dincolo de anecdota galactică, acest studiu are implicații profunde pentru cosmologia modernă. În primul rând, confirmă faptul că până și structurile aparent cele mai calme pot ascunde istorii pline de evenimente. Acest lucru îi forțează pe oamenii de știință să reconsidere modul în care evaluează stabilitatea roiurilor de galaxii.

În al doilea rând, aceasta ilustrează puterea lentilelor gravitaționale slabe, care apar ca una dintre cele mai promițătoare metode de explorare a universului invizibil: materie întunecată, structuri ascunse, coliziuni vechi… toate elementele care scapă observației convenționale.

În cele din urmă, arată cât de importantă a devenit modelarea numerică: fără ea, ar fi imposibil să ne întoarcem în timp și să reconstituim această dramă cosmică.

Roiul Perseus, considerat mult timp un bastion al stabilității, dezvăluie acum un trecut chinuit. Și probabil că acesta este doar începutul: alte roiuri și alte substructuri ar putea aștepta să fie dezvăluite, îngropate în hărțile cerului. Pe măsură ce instrumentele noastre devin mai sensibile și algoritmii noștri mai puternici, Universul pare din ce în ce mai puțin static și din ce în ce mai viu.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România