Campo magnético de aglomerado de galáxias é reconstruído pela primeira vez em mapa recorde

O que você precisa saber

• Astrônomos reconstruíram, pela primeira vez, o campo magnético completo de um aglomerado de galáxias, do núcleo até as bordas mais distantes
• A façanha usou 224 horas de observações do radiotelescópio europeu LOFAR sobre o aglomerado Abell 2255, a cerca de 1 bilhão de anos-luz da Terra
• O campo magnético não é aleatório: ele foi organizado pelo próprio movimento de gás que formou o aglomerado, há bilhões de anos

Imagine tentar desenhar o mapa de um furacão invisível — um furacão tão gigantesco que engole milhares de galáxias e se estende por milhões de anos-luz. Parece impossível, certo? Pois foi exatamente isso que uma equipe internacional de astrônomos acaba de conquistar.

Eles não fotografaram esse “furacão” com luz comum, porque ele não pode ser visto assim. O que eles mapearam foi o campo magnético que envolve um aglomerado de galáxias inteiro, algo que nunca havia sido feito do centro até a borda de uma estrutura tão colossal.

O alvo foi o aglomerado Abell 2255, um aglutinado de centenas de galáxias localizado a aproximadamente 1 bilhão de anos-luz da Terra. Ele já era conhecido por ser uma bagunça brilhante em ondas de rádio, mas ninguém sabia exatamente como essa “bagunça” estava organizada por baixo dos panos.

A resposta veio de milhares de horas de trabalho com um dos instrumentos mais sensíveis já apontados para o céu em baixas frequências de rádio: o LOFAR, na Europa. E o resultado surpreendeu até os próprios cientistas.

O que é um aglomerado de galáxias — e por que ele tem um campo magnético?

Uma galáxia sozinha, como a Via Láctea, já é gigantesca, com bilhões de estrelas. Um aglomerado de galáxias é um nível acima disso: é como um condomínio cósmico, onde centenas ou até milhares de galáxias vivem próximas, presas umas às outras pela gravidade, boiando dentro de uma nuvem imensa de gás quente.

Esse gás não é comum. Ele está tão quente e agitado que perde elétrons de seus átomos, formando o chamado plasma — um estado da matéria cheio de partículas carregadas eletricamente se movendo o tempo todo. E partículas carregadas em movimento, assim como em um gerador elétrico de uma usina, criam campos magnéticos.

O problema é que esse campo magnético é extremamente fraco e espalhado por uma região enorme, o que o torna quase impossível de enxergar diretamente. É como tentar sentir o vento de um ventilador ligado a quilômetros de distância: o efeito existe, mas é sutil demais para perceber sem o instrumento certo.

LOFAR: o “ouvido” gigante que escuta o rádio do espaço

Para captar esse sinal fraquíssimo, os astrônomos usaram o LOFAR (Low Frequency Array), uma rede de antenas de rádio espalhadas por vários países da Europa que funcionam juntas como um único telescópio gigante. É como se, em vez de uma pessoa tentando ouvir um sussurro do outro lado de um estádio lotado, milhares de pessoas espalhadas pelas arquibancadas juntassem suas escutas para captar cada sílaba.

Como parte do projeto LOFAR Galaxy Cluster Ultra-Deep Field, a equipe liderada por Andrea Botteon, do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália (INAF), acumulou 224 horas de observação apontadas só para o Abell 2255 — um tempo de exposição recorde para esse tipo de estudo, equivalente a quase 10 dias inteiros de coleta de dados de rádio.

Esse tempo extra de “escuta” foi essencial. Sinais de rádio muito fracos, como os produzidos por elétrons se movendo em campos magnéticos débeis, só aparecem quando se acumula luz suficiente — da mesma forma que uma foto tirada com pouca luz precisa de um tempo de exposição mais longo para revelar detalhes que, de outra forma, ficariam escondidos no escuro.

A descoberta: um campo magnético que não é bagunçado

Com esses dados recordes em mãos, a equipe conseguiu reconstruir como as linhas do campo magnético se organizam por todo o aglomerado, do centro até o seu limite mais externo. E a grande surpresa foi esta: o campo magnético não está distribuído ao acaso.

Em vez disso, ele segue um padrão que reflete a própria história de formação do aglomerado. Aglomerados de galáxias não nascem prontos — eles crescem aos poucos, engolindo galáxias e nuvens de gás menores ao longo de bilhões de anos, num processo violento de fusões e colisões.

É como observar as marcas de correnteza deixadas na areia de uma praia depois de uma tempestade: olhando com atenção, dá para reconstruir por onde a água passou e com que força ela se moveu. Da mesma forma, o formato do campo magnético do Abell 2255 guarda “memórias” do jeito como o gás se moveu enquanto o aglomerado se formava.

Elétrons correndo quase à velocidade da luz

Mas por que esse campo magnético produz ondas de rádio visíveis para o LOFAR? A resposta está em partículas chamadas elétrons, que dentro do aglomerado são aceleradas a velocidades relativísticas — ou seja, muito próximas da velocidade da luz.

Quando esses elétrons extremamente rápidos cruzam um campo magnético, eles são forçados a mudar de direção repetidamente, e esse processo libera energia em forma de ondas de rádio. É parecido com o que acontece quando uma bola de futebol é chutada e muda de trajetória ao bater na trave: a mudança brusca de direção libera energia, nesse caso em forma de som e vibração.

Segundo Andrea Botteon, líder da pesquisa, entender exatamente como esses elétrons são acelerados e como os campos magnéticos são amplificados em escalas tão grandes é um dos maiores desafios da astrofísica atual — porque o sinal de rádio produzido é extremamente sutil, quase um sussurro cósmico.

Por que isso importa para entender o universo

Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas conhecidas do universo, unidas pela gravidade. Entender como seus campos magnéticos nascem e evoluem ajuda os cientistas a reconstruir a própria história de como essas estruturas gigantes se montaram ao longo de bilhões de anos.

É um pouco como estudar os anéis de crescimento de uma árvore centenária: cada anel guarda uma pista sobre o clima e os eventos que a árvore viveu. O campo magnético do Abell 2255 funciona como um desses “anéis” cósmicos, guardando pistas sobre a turbulência do gás durante a formação do aglomerado.

Os pesquisadores acreditam que esse mesmo mecanismo — gás em movimento organizando campos magnéticos e acelerando elétrons — pode estar por trás de emissões de rádio gigantes observadas em outros aglomerados pelo universo afora. Ou seja, o Abell 2255 pode ter se tornado um laboratório natural para entender um fenômeno muito mais amplo.

E não se esqueça, mantenha sempre seus olhos no céu!

Perguntas frequentes

O que é o aglomerado de galáxias Abell 2255?
É um conjunto de centenas de galáxias localizado a cerca de 1 bilhão de anos-luz da Terra, conhecido por sua intensa e complexa emissão de ondas de rádio, o que o torna um alvo favorito para estudar campos magnéticos cósmicos.

Por que é tão difícil detectar o campo magnético de um aglomerado de galáxias?
Porque esse campo é extremamente fraco e espalhado por uma região imensa, produzindo sinais de rádio muito sutis. Só com centenas de horas de observação acumulada, como fez o LOFAR, é possível captar esse “sussurro” cósmico com clareza suficiente para mapeá-lo.

O que o formato do campo magnético revela sobre o aglomerado?
O padrão encontrado mostra que o campo magnético não é aleatório, mas foi moldado pelo movimento do gás durante a fusão de galáxias menores que deu origem ao aglomerado — funcionando como um registro histórico da formação da estrutura.