Teia oculta que envolve o Universo começou a ser mapeada

(dr) Joshua Borrow using C-EAGLE

Simulação de um aglomerado massivo de galáxias, com filamentos

Depois de ter sido contada toda a matéria normal e luminosa existente nos lugares “óbvios” do Universo – como galáxias, aglomerados de galáxias e o meio intergaláctico – cerca de metade do Universo está em falta.

Cerca de 85% da matéria do Universo é composta por uma substância invisível conhecida como “matéria escura”, mas a verdade é que ainda não conseguimos encontrar toda a matéria normal. Este é o conhecido problema dos “bariões ausentes”, partículas que emitem ou absorvem luz (protões, neutrões ou eletrões) que compõem a matéria que vemos à nossa volta.

Segundo Andreea Font, da Liverpool John Moores University, os cientistas desconfiam que os bariões ocultos estão escondidos em estruturas filamentosas que permeiam todo o Tniverso, também conhecidas como “teia cósmica“. No entanto, esta estrutura é ilusória e, até agora, só vimos vislumbres.

Agora, um novo estudo, publicado na Science no dia 4 de outubro, oferece uma visão mais abrangente que nos permitirá ajudar a mapear a aparência desta teia.

Os cientistas acreditam que existe uma rede cósmica escura, feita de matéria escura, e uma rede cósmica luminosa, composta principalmente por gás hidrogénio. Aliás, acredita-se que 60% do hidrogénio criado durante o Big Bang reside nesses filamentos.

A rede de filamentos de gás também é conhecida como “meio intergaláctico quente-quente” (WHIM), porque é, aproximadamente, tão quente quanto o interior do sol. É provável que as galáxias se formem na interseção de dois ou mais filamentos, onde a matéria é mais densa, com os filamentos a conectar todos os aglomerados de galáxias no Universo.

Até agora, não conseguimos detetar matéria escura, porque não emite nem absorve luz (e é por isso que não pode ser observada através de telescópios). Tal como esta misteriosa matéria, também os filamentos cósmicos da rede são muito difíceis de se observar, pois são muito difusos e não emitem luz suficiente para serem detetados.

Desde a previsão original, houve uma intensa busca pela teia cósmica. Um dos métodos utilizados baseia-se em observar os objetos brilhantes que ficam no fundo, ao longo da mesma linha de visão que um filamento de gás.

Os átomos de hidrogénio nos filamentos conseguem absorver a luz num comprimento de onda específico no ultravioleta e isso pode ser detetado como linhas de absorção na luz do objeto de fundo, quando dividido num espectro por comprimento de onda. O método foi aplicado usando quasares, objetos maciços e muito brilhantes a grandes distâncias.

Este novo estudo conseguiu detetar o gás de uma maneira totalmente nova, que permite imagens bidimensionais da rede cósmica. O objeto que os cientistas estudaram, chamado SSA22, é um proto-aglomerado, o que significa que é um aglomerado de galáxias na sua infância. Está muito mais distante – a sua luz viajou cerca de 12 mil milhões de anos para chegar até nós, o que significa que estamos a olhar para os estágios iniciais do Universo.

A investigação detetou 16 “galáxias sub-milimétricas” e oito poderosas fontes de raios-X, uma rara descoberta nesta época inicial. Os objetos fornecem uma quantidade abundante de radiação ionizante a todo o gás hidrogénio dos filamentos, o que faz emitir luz que podemos detetar – uma técnica muito mais promissora do que a absorção.

Outro mistério que este estudo ajuda a resolver é a formação de galáxias sub-milimétricas. A explicação mais amplamente aceite é que elas se formam como resultado da fusão de duas galáxias normais, formando uma galáxia maciça com o dobro da quantidade de luz. No entanto, simulações em computador mostram que estas galáxias podem crescer a partir do gás frio que entra na rede cósmica vizinha.

Este novo estudo abre caminho para um mapeamento bidimensional mais sistemático de filamentos de gás que pode contar-nos muito sobre todos os seus movimentos no Espaço, adianta a investigadora ao The Conversation.