Novas imagens incríveis de filamentos da teia cósmica são reveladas por astrônomos

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(Créditos: Roland Bacon/David Mary/OES/NASA)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Embora o Universo seja um lugar grande e todas as coisas nele possam parecer simplesmente espalhadas para todos os lados de maneira desordenada, há muito mais estruturas do que podemos ver.

De acordo com nossos modelos do Universo e evidências crescentes, os filamentos de matéria escura conectam objetos massivos como galáxias e aglomerados de galáxias em uma vasta teia cósmica.

É ao longo desses filamentos que o hidrogênio flui, alimentando as galáxias, mas eles não são tão fáceis de ver – entre todas as estrelas, galáxias brilhantes e núcleos galácticos, a fraca emissão do hidrogênio difuso no espaço intergaláctico é difícil de ver, e ainda mais de mapear.

No entanto, acabamos de dar um passo à frente. Depois de anos de trabalho, uma equipe internacional de astrônomos liderados por Roland Bacon, do Centro de Pesquisas Astrofísicas de Lyon, na França, acabou de fotografar diretamente vários filamentos da teia cósmica no início do Universo, a cerca de 12 bilhões de anos-luz de distância.

Filamentos de hidrogênio (em azul). (Créditos: Roland Bacon/David Mary/OES/NASA)

Seus resultados não são apenas algumas das evidências mais fortes da teia cósmica; eles também encontraram evidências de que uma grande população de galáxias anãs alimenta o brilho do hidrogênio dentro dos filamentos. Esta descoberta pode alterar dramaticamente nossa compreensão da formação de galáxias na infância do Universo.

Como a teia cósmica é tão difícil de ver, muitas das nossas evidências até agora têm sido indiretas. Alguns cientistas usaram a maneira como a massa dobra o espaço-tempo – lentes gravitacionais – para procurar deformações no caminho da luz distante, o que sugere que um filamento da teia cósmica está entre sua fonte e nós.

Outros pesquisadores usam a luz de quasares, galáxias distantes extremamente brilhantes, para examinar a luz absorvida pelo hidrogênio ao longo dos filamentos.

Simulação cosmológica do Universo distante, com luz emitida por átomos de hidrogênio na teia cósmica em uma região de aproximadamente 15 milhões de anos-luz de diâmetro. (Créditos: Jeremy Blaizot/Projeto SPHINX)

Bacon e sua equipe adotaram uma abordagem diferente – olhar para um pequeno pedaço do céu por um tempo muito, muito longo, com um telescópio realmente incrível. Usando o instrumento MUSE no Very Large Telescope do OES no Chile, a equipe fez incríveis 140 horas de observações de uma seção do céu que também apareceu no Ultra Deep Field do Telescópio Espacial Hubble.

Pesquisas semelhantes foram conduzidas, com astrônomos procurando por filamentos de luz em um aglomerado de galáxias – filamentos de gás ionizados pelas próprias galáxias. Aqui, também, o trabalho da equipe de Bacon difere dos esforços anteriores: a pesquisa anterior investigou um ambiente extremo, enquanto a nova pesquisa deliberadamente olhou para algum lugar indefinido.

Após a fase de planejamento, as observações da equipe levaram meses para serem obtidas, de agosto de 2018 a janeiro de 2019. Elas tiveram que ser feitas em partes durante a Lua nova para minimizar interferências.

Simulação cosmológica de um filamento formado por centenas de milhares de pequenas galáxias (como visto in situ à esquerda, como visto pelo MUSE à direita). (Créditos: Thibault Garel/Roland Bacon)

Em seguida, a equipe teve que processar e analisar os dados, o que levou mais um ano. Mas valeu a pena – não apenas 40% das galáxias em seus dados eram indetectáveis ​​no Ultra Deep Field, mas os pesquisadores haviam obtido imagens do hidrogênio brilhante em filamentos da teia cósmica, abrangendo milhões de anos-luz.

Fascinantemente, a análise da equipe mostra que a maior parte da emissão de hidrogênio pode ser explicada por uma grande população de galáxias anãs formadoras de estrelas, espalhadas ao longo do filamento. Não podemos vê-las individualmente, é claro – elas estão muito distantes para aparecer na imagem – mas trabalhos futuros podem ajudar a confirmar essa descoberta, com enormes implicações para nossa compreensão do Universo.

Se as galáxias anãs também estão sendo canalizadas ao longo dos filamentos da teia cósmica, como gotas d’água em um pedaço de corda, isso poderia ajudar a explicar como as galáxias se formaram e se desenvolveram – e alcançaram tamanhos prodigiosos no início do Universo, uma questão que deixou os cosmologistas perplexos.

Além disso, a busca pela emissão de galáxias anãs formadoras de estrelas pode nos ajudar a encontrar mais filamentos da teia cósmica e obter um entendimento mais profundo de como tudo no Universo está conectado.

A pesquisa foi publicada na Astronomy & Astrophysics.