Pesquisadores revelam as origens químicas do aglomerado de Perseus em três estudos inéditos

Um grupo internacional de cientistas desenvolveu novos modelos estelares e de supernova para explicar os padrões enigmáticos de abundância de elementos deixados por bilhões de explosões ao redor da constelação de Perseus. As descobertas foram publicadas em três estudos simultâneos no periódico The Astrophysical Journal e desafiam modelos teóricos convencionais sobre a evolução química do universo, conforme detalhado pelo portal phys.org.

O aglomerado de Perseus é uma das estruturas mais massivas conhecidas pela ciência, abrigando mais de mil galáxias em um mar de gás superaquecido denominado Meio Intracluster (ICM). Esse gás brilha intensamente em raios X e funciona como um registro químico vivo, preservando as impressões digitais deixadas por supernovas ao longo de bilhões de anos de história cósmica.

O problema central que motivou a pesquisa surgiu a partir de dados coletados pelo telescópio espacial japonês HITOMI. O instrumento revelou uma discrepância significativa nos níveis de elementos como silício, enxofre, argônio e cálcio presentes no ICM, valores que não se encaixavam nos modelos teóricos existentes.

Entre os pesquisadores envolvidos estão Ken’ichi Nomoto, Professor Emérito da Universidade de Tóquio e Cientista Visitante Sênior do Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU), e Shing-Chi Leung, Cientista Associado Visitante da mesma instituição. A equipe também contou com Aurora Simionescu, Professora do Instituto Holandês de Pesquisa Espacial e Cientista Visitante do Kavli IPMU, que trouxe expertise observacional fundamental para o projeto.

Juntos, os pesquisadores criaram um catálogo abrangente de modelos estelares cobrindo uma ampla gama de massas e metalicidades — termo técnico que descreve a concentração de elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio em uma estrela. Esse catálogo permitiu reconstruir uma história de mais de 10 bilhões de anos de como o feedback de supernovas moldou os padrões químicos observados hoje no aglomerado.

Um dos três estudos explorou o caso extremo de uma supernova explodindo em formato de jato bipolar, fenômeno que ocorre quando estrelas em rotação muito rápida colapsam e originam buracos negros rotativos ou estrelas de nêutrons. Esse colapso gera um jato energético altamente direcional capaz de explicar a produção de zinco detectada no ICM, elemento cuja origem permanecia sem explicação satisfatória nos modelos anteriores.

A identificação desse mecanismo abre uma nova frente de investigação: estimar qual fração dos eventos de supernova no passado do universo correspondeu a esses casos extremos de jato bipolar. Essa proporção, ainda desconhecida, pode ter implicações profundas para a compreensão da síntese de elementos pesados em toda a história cósmica.

Os pesquisadores anunciaram que pretendem continuar investigando como esses novos modelos afetam a evolução química da Via Láctea ao longo do tempo. A equipe também planeja analisar dados futuros do telescópio XRISM — sucessor do HITOMI — sobre vários outros aglomerados galácticos, ampliando o escopo das conclusões para além de Perseus.