A vasta e quase invisível rede de filamentos que abrange e conecta o Universo foi finalmente vista brilhando na escuridão.
Nas regiões escuras do espaço intergaláctico, os astrônomos detectaram diretamente o fraco brilho destes filamentos à medida que se estendem através do abismo. Anteriormente, as nossas únicas detecções desta vasta rede tinham sido observadas em torno de objetos como quasares, as luzes mais brilhantes do Universo.
Agora, vimos isso no escuro, onde se esconde a maior parte da web.
“Antes desta última descoberta, víamos estruturas filamentares sob o equivalente a um poste de luz”, diz o astrofísico Christopher Martin, do Caltech. “Agora podemos vê-los sem lâmpada.”
Embora existam vastas distâncias entre objetos no Universo, não é, como as primeiras aparências podem sugerir, uma série de ilhas isoladas. Nossos modelos do Universo sugerem que existe uma vasta teia cósmica de matéria escura, cujos fios abrangem essas distâncias, conectando galáxia a galáxia, aglomerado a aglomerado.
Ao longo destes filamentos, que se fundiram sob a ação da gravidade nas fases iniciais do Universo, o hidrogênio do esparso meio intergaláctico recolhe-se e flui. Pensa-se que este hidrogênio alimenta galáxias em crescimento, fornecendo-lhes material fresco para a formação de estrelas brilhantes.
Num Universo cheio de coisas brilhantes, o brilho fraco do hidrogênio frio e difuso não é exatamente fácil de detectar. Mas encontrá-lo é um objetivo importante na astronomia e na cosmologia.
Pode dar-nos informações sobre como o Universo continua a evoluir e a crescer, bem como sobre onde podem estar escondidas a matéria escura invisível do Universo e a matéria normal desaparecida: estima-se que 60 por cento do hidrogênio formado no Big Bang resida na teia cósmica.
“A teia cósmica delineia a arquitetura do nosso universo”, diz Martin. “É onde reside a maior parte da matéria normal, ou bariônica, da nossa galáxia e traça diretamente a localização da matéria escura.”
Assim, para procurar as partes da teia cósmica que são mais difíceis de encontrar, Martin e os seus colegas conceberam um instrumento dedicado à procura da tênue emissão alfa de Lyman – a impressão digital espectral do hidrogênio à medida que absorve e reemite radiação. O Keck Cosmic Web Imager (KCWI) reside no Observatório WM Keck em Maunakea, no Havaí.
O Universo está cheio de diferentes tipos de luz, incluindo o brilho do Sistema Solar e o brilho da galáxia. Quando você observa da Terra, essa luz se torna ainda mais complicada pela luz atmosférica. Então Martin projetou uma maneira de subtrair essa luz das observações do KCWI.
“Observamos duas regiões diferentes do céu, A e B”, explica ele.
“As estruturas dos filamentos estarão em distâncias distintas nas duas direções dos patches, então você pode pegar a luz de fundo da imagem B e subtraí-la de A, e vice-versa, deixando apenas as estruturas. Fiz simulações detalhadas disso em 2019 para me convencer de que esse método funcionaria.”
Em seguida, os pesquisadores estudaram partes do céu, procurando por concentrações daquela reveladora linha alfa de Lyman.
Como o Universo está em expansão, o comprimento de onda da luz a distâncias maiores torna-se atenuado na extremidade vermelha do espectro; portanto, quanto mais vermelha for a emissão, mais distante será a luz. Isto permitiu à equipa compilar um mapa da emissão em três dimensões – luz que viajou entre 10 e 12 bilhões de anos para chegar até nós.
Isto representa uma época na história do Universo em que tudo ainda estava nos primeiros momentos de formação, após o Big Bang, há 13,8 bilhões de anos. O resultado é um primeiro vislumbre da complexa teia cósmica nos cantos mais escuros do Universo. Isto, dizem os investigadores, oferece uma nova forma de traçar a teia cósmica, rastreando a matéria do Universo e aprendendo como tudo se juntou.
“Estamos muito entusiasmados”, diz o astrofísico e cientista de instrumentos Mateusz Matuszewski, do Caltech, “com o que esta nova ferramenta nos ajudará a aprender sobre os filamentos mais distantes e a época em que as primeiras estrelas e buracos negros se formaram”.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
