Um filamento de galáxias em rotação revela a dinâmica da **teia cósmica**

Astrónomos que analisavam como as galáxias se distribuem no Universo próximo identificaram uma estrutura fora do comum: um enorme filamento de galáxias que parece enrolar-se no espaço, como se estivesse preso num “tornado” cósmico em câmara lenta.

Com pelo menos 49 milhões de anos-luz de extensão, trata-se do mais longo filamento em rotação já encontrado - um segmento gigantesco e vorticoso da teia cósmica, a grande rede que organiza a matéria em escalas colossais.

Além do tamanho impressionante, o achado chama atenção por registar, ao mesmo tempo, como a teia cósmica molda a arquitetura do Universo e como essa estrutura pode deixar uma assinatura direta nas próprias galáxias que a ocupam.

“O que torna esta estrutura excecional não é apenas a dimensão, mas a combinação entre o alinhamento do spin e o movimento rotacional”, afirma a física Lyla Jung, da Universidade de Oxford, no Reino Unido.

“É possível comparar com o brinquedo das xícaras num parque de diversões. Cada galáxia é como uma xícara que gira, mas a plataforma inteira - o filamento cósmico - também está a rodar. Esse movimento duplo dá-nos uma visão rara de como as galáxias adquirem rotação a partir das estruturas maiores onde vivem.”

O que é a teia cósmica e por que ela importa

A teia cósmica funciona como uma “coluna vertebral” invisível do Universo: uma malha vasta e complexa formada por inúmeros filamentos de matéria escura, que, pela gravidade, amarram grandes regiões do cosmos e influenciam onde as galáxias se formam, como se agrupam e de que maneira se movem.

Esses filamentos podem ser vistos como autoestradas cósmicas: ao longo delas, galáxias e gás tendem a concentrar-se. Estudar essa rede ajuda a reconstruir a metarquitetura do Universo e a compreender como ela evoluiu desde os instantes iniciais após a Grande Explosão.

Embora a matéria escura não emita luz, os astrónomos conseguem inferir a presença da teia cósmica ao mapear a distribuição de galáxias, medir as suas velocidades e procurar padrões coerentes de alinhamento e movimento. Quando muitos objetos seguem uma organização demasiado “limpa” para ser aleatória, isso costuma indicar uma estrutura subjacente a guiá-los.

Como o filamento foi identificado (MEERKat, MIGHTEE e levantamentos de seguimento)

A descoberta foi liderada por Lyla Jung e pela co-líder Madalina Tudorache, também de Oxford e da Universidade de Cambridge. A equipa notou primeiro este filamento em dados do radiotelescópio MEERKat, na África do Sul, recolhidos no âmbito do levantamento do céu MIGHTEE.

A cerca de 440 milhões de anos-luz de distância - relativamente perto em termos cosmológicos - os investigadores encontraram 14 galáxias com um comportamento invulgar. Elas pareciam alinhar-se numa linha extraordinariamente reta e estreita, com aproximadamente 117 mil anos-luz de largura e 5,5 milhões de anos-luz de comprimento. Além disso, havia galáxias demais apontadas em direções semelhantes para que isso fosse explicado apenas pelo acaso.

Para verificar se se tratava mesmo de uma estrutura real, a equipa recorreu a conjuntos de dados mais abrangentes:

• o Levantamento Digital do Céu Sloan, com um campo de visão mais amplo em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos;
• o levantamento do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI), com observações em óptico, infravermelho e ultravioleta.

Com essas bases, foram identificadas mais 283 galáxias à mesma distância, distribuídas ao longo da mesma configuração em linha reta. E, de forma ainda mais sugestiva, essas novas galáxias exibiam a mesma preferência de orientação axial acompanhando o comprimento do filamento.

Evidências de rotação: desvio para o vermelho e desvio para o azul

No espaço, padrões tão bem definidos raramente surgem sem uma causa física a organizá-los. Um filamento da teia cósmica tornou-se, assim, a hipótese mais forte - e particularmente empolgante, porque estruturas em grande escala dominadas por matéria escura são difíceis de delimitar diretamente.

O quadro ficou ainda mais convincente quando a equipa analisou o desvio para o vermelho (redshift) das galáxias. De um lado do filamento, a luz chegava com tendência ao desvio para o azul, consistente com a compressão do comprimento de onda quando a fonte se aproxima do observador. Do lado oposto, a luz mostrava desvio para o vermelho, sinal de que as fontes se afastam.

Essa assimetria é um indicador claro de que o conjunto está a rodar em torno do “eixo” do filamento. Os investigadores conseguiram inclusive estimar a velocidade do movimento: cerca de 110 km/s, comparável à velocidade com que a Via Láctea e a Andrómeda se aproximam uma da outra.

O que isto sugere sobre a origem do spin das galáxias (Teoria do Torque de Marés)

O comportamento observado encaixa-se bem nas previsões da Teoria do Torque de Marés. Esse modelo propõe que assimetrias no campo gravitacional do Universo primordial transferiram momento angular para as estruturas em formação - incluindo os filamentos da teia cósmica - colocando-as em rotação.

Além disso, os dados apontam para a presença de gás difuso de hidrogénio neutro frio ao longo do filamento, e para um conteúdo de hidrogénio elevado nas galáxias associadas. Em conjunto, isso reforça a ideia de que os filamentos podem alimentar galáxias com o combustível necessário para crescer e formar novas estrelas.

Somado a isso, o alinhamento das galáxias ao longo do filamento sugere que os filamentos da teia cósmica podem também transferir momento angular para as galáxias - uma peça importante para compreender de onde vem, afinal, o spin galáctico.

Por que a descoberta muda a leitura do “Universo ao acaso”

Em imagens de “campo profundo”, as galáxias muitas vezes parecem espalhadas de maneira quase aleatória, sem conexão evidente. A deteção deste filamento gigante mostra que o Universo pode ser muito mais interligado do que parece à primeira vista - e que estruturas vastas e invisíveis podem exercer influência decisiva, só se revelando quando se mede com precisão a geometria e o movimento das galáxias.

Descobertas como esta também ajudam a testar modelos cosmológicos: se a rotação em escalas tão grandes for mais comum do que se imaginava, isso pode refinar a forma como se descreve a formação de estruturas, a distribuição de matéria (incluindo matéria escura) e a circulação de gás entre o meio intergaláctico e as galáxias.

“Descobrimos que as galáxias exibem fortes evidências de rotação em torno da espinha do filamento - tornando esta a mais longa estrutura em rotação encontrada até agora”, escrevem os autores no artigo.

“Esta estrutura pode ser o ambiente ideal para… definir com mais precisão a relação entre o gás de baixa densidade na teia cósmica e a forma como as galáxias no seu interior crescem usando esse material.”

A pesquisa foi publicada em Avisos Mensais da Sociedade Astronómica Real.