Uma equipa de astrónomos que analisa como as galáxias se distribuem no espaço próximo encontrou algo realmente fora do comum: um enorme cordão de galáxias que se enrola e gira, como se estivesse preso num tornado cósmico em câmara lenta.
O conjunto tem pelo menos 49 milhões de anos-luz de comprimento - e, até agora, representa o filamento rotativo mais longo já identificado no Universo, uma faixa vorticosa gigantesca da teia cósmica.
Além de estar entre as maiores estruturas em rotação já observadas, este achado regista como a teia cósmica molda o Universo e, ao mesmo tempo, deixa a sua marca nas próprias galáxias que a preenchem.
"O que torna esta estrutura excecional não é apenas o seu tamanho, mas a combinação de alinhamento do spin e movimento rotacional", afirma a física Lyla Jung, da Universidade de Oxford, no Reino Unido.
"Dá para comparar com o brinquedo das chávenas num parque temático. Cada galáxia é como uma chávena a girar, mas toda a plataforma - o filamento cósmico - também está a rodar. Esse movimento duplo dá-nos um raro vislumbre de como as galáxias ganham o seu spin a partir das estruturas maiores em que vivem."
Teia cósmica e o papel dos filamentos de galáxias
A teia cósmica é, em essência, a espinha dorsal invisível do Universo: uma rede imensa e complexa composta por incontáveis filamentos de matéria escura que, pela gravidade, mantêm o Universo coeso e determinam como as galáxias se distribuem e se movimentam.
Esses filamentos funcionam como autoestradas cósmicas por onde as galáxias se acumulam e viajam. Ao estudá-los, os cientistas revelam a megaestrutura que organiza o Universo, obtendo pistas sobre como tudo se encaixa e como esse arranjo evoluiu desde os primeiros instantes após a Grande Explosão.
Como o filamento foi encontrado (MEERKat, MIGHTEE, SDSS e DESI)
Sob liderança de Jung e da co-líder, a física Madalina Tudorache, de Oxford e da Universidade de Cambridge, os investigadores avistaram este filamento pela primeira vez em observações feitas com o radiotelescópio MEERKat, na África do Sul, no âmbito do levantamento de céu MIGHTEE.
A cerca de 440 milhões de anos-luz de distância - praticamente “ali ao lado” em termos cósmicos -, a equipa notou 14 galáxias com um comportamento invulgar. Elas pareciam dispostas numa linha surpreendentemente reta e finíssima, com cerca de 117,000 anos-luz de largura e 5.5 milhões de anos-luz de extensão, e havia galáxias demais orientadas na mesma direção para que isso fosse explicado pelo acaso.
O padrão, por si só, exigia uma análise mais detalhada. Para ampliar o campo e cruzar evidências, os cientistas recorreram a dados do Levantamento Digital do Céu Sloan (SDSS), que cobre uma área maior em comprimentos de onda óticos e infravermelhos, e também do levantamento do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI), que reúne observações no ótico, infravermelho e ultravioleta.
Com esse conjunto de dados, a equipa encontrou mais 283 galáxias à mesma distância, alinhadas na mesma configuração retilínea. E, tal como no grupo inicial, as novas galáxias exibiam a mesma preferência de orientação do eixo ao longo do comprimento do filamento.
Sinais de rotação: desvio para o vermelho e velocidade modelada
No espaço, estruturas tão bem definidas raramente surgem sem algum mecanismo a guiá-las. Aqui, a hipótese mais forte - e também a mais empolgante - era a de um filamento cósmico, já que grandes estruturas dominadas por matéria escura (invisível) não são propriamente fáceis de observar nem de delimitar.
A história ficou ainda mais interessante quando os investigadores analisaram o desvio para o vermelho das galáxias. De um lado do filamento, a luz vinha deslocada para a parte mais azul do espectro eletromagnético, como se os comprimentos de onda estivessem comprimidos por a fonte estar a mover-se na direção do observador.
No lado oposto, a luz aparecia esticada para a região mais vermelha, o que ocorre quando a fonte se afasta.
Esse padrão é um sinal claro de que a estrutura inteira está a rodar. A equipa conseguiu até modelar a velocidade - cerca de 110 quilómetros por segundo (68 milhas por segundo), a mesma rapidez com que a Via Láctea e a galáxia de Andrômeda avançam uma na direção da outra.
O comportamento ajusta-se de forma elegante ao que prevê a Teoria do Torque de Maré, um modelo segundo o qual assimetrias no campo gravitacional do Universo primitivo transferiram momento angular para filamentos em formação na teia cósmica - conferindo-lhes uma rotação significativa.
Ao mesmo tempo, a presença de gás difuso e frio de hidrogénio neutro no filamento, juntamente com o elevado teor de hidrogénio nas galáxias, indica que filamentos deste tipo podem abastecer galáxias com o combustível de que precisam para crescer e formar estrelas.
Além disso, o alinhamento das galáxias ao longo do filamento sugere que os filamentos da teia cósmica conseguem transferir momento angular para as galáxias - um resultado que pode ajudar a completar o cenário de como as galáxias, afinal, adquirem o seu spin.
Numa imagem de campo profundo do Universo, as galáxias podem parecer dispersas de forma relativamente aleatória e sem ligação. A identificação deste filamento gigante mostra que, na prática, tudo é mais interligado do que parece - e que estruturas vastas, ocultas à vista, podem exercer uma influência poderosa que só se revela quando olhamos com mais atenção.
"Concluímos que as galáxias exibem fortes evidências de rotação em torno da espinha do filamento - tornando esta a mais longa estrutura em rotação descoberta até agora", escrevem os investigadores no artigo.
"Esta estrutura pode revelar-se o ambiente ideal para … definir a relação entre o gás de baixa densidade na teia cósmica e como as galáxias que se encontram no seu interior crescem ao usar esse material."
A investigação foi publicada nas Notícias Mensais da Sociedade Astronômica Real.
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