Simulações Explicam Persistência de Relíquias de Rádio Cósmicas

Uma nova investigação científica, cujos resultados foram aceitos para publicação no periódico Astronomy & Astrophysics em novembro de 2025, apresenta uma explicação fundamental para a existência contínua de relíquias de rádio no Universo. Estas estruturas, que se estendem por milhões de anos-luz, são arcos vastos formados por ondas de choque poderosas resultantes da colisão de aglomerados de galáxias, as quais aceleram elétrons a velocidades próximas à da luz.

O estudo foi conduzido por uma equipe de pesquisa do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), na Alemanha, uma instituição focada em astrofísica extragaláctica e campos magnéticos cósmicos. O avanço metodológico central envolveu a execução de simulações cosmológicas de alta resolução e realismo, utilizando uma abordagem multiescala inovadora. Este método permitiu aos pesquisadores reconstruir com precisão o desenvolvimento das relíquias, concentrando-se na dinâmica de uma única onda de choque ao atravessar regiões turbulentas dentro do aglomerado, conectando a física em escalas de aglomerados com processos microscópicos na órbita de um elétron.

Observações anteriores, notadamente aquelas obtidas por instrumentos como o Observatório de Raios-X Chandra da NASA e o XMM-Newton da ESA, haviam revelado inconsistências. Os dados indicavam que os campos magnéticos nessas relíquias eram mais fortes do que as previsões teóricas sugeriam, e havia uma disparidade na intensidade da onda de choque, parecendo forte no rádio, mas fraca em raios-X. A persistência dessas estruturas, que a teoria previa que deveriam se dissipar, constituía um desafio astronômico de longa data.

A equipe do AIP, liderada pelo pesquisador pós-doutorando Dr. Joseph Whittingham, concluiu que a chave para o campo magnético intensificado reside na interação da onda de choque principal com choques menores, gerados por gás frio em queda no aglomerado. Dr. Christoph Pfrommer, coautor do estudo no AIP, explicou que este mecanismo gera a turbulência necessária para comprimir as linhas do campo magnético até a intensidade observada, solucionando o primeiro enigma. Adicionalmente, a pesquisa resolve a disparidade entre as medições de rádio e raios-X ao demonstrar que as frentes de choque não são uniformes.

A emissão de rádio, que constitui o sinal fantasmagórico detectado, provém das áreas mais localizadas e intensas da frente de choque, onde os elétrons são mais eficientemente energizados. Em contraste, os telescópios de raios-X medem uma média global mais fraca da força do choque, o que não representa uma contradição fundamental, mas sim uma consequência da observação de diferentes partes do mesmo fenômeno extremo. Este trabalho representa um avanço teórico significativo ao utilizar simulações avançadas para reconciliar dados observacionais anteriormente contraditórios sobre a aceleração de elétrons em ambientes cósmicos extremos.