A maior estrutura giratória já observada é um “Tornado” de galáxias

Ao analisar a distribuição das galáxias no espaço próximo, uma equipa de astrónomos encontrou algo fora do comum: uma enorme faixa de galáxias a rodopiar, como se estivesse presa num tornado cósmico em câmara lenta.

Esta estrutura estende-se por, pelo menos, 49 milhões de anos-luz - o maior filamento em rotação alguma vez identificado no Universo, uma imensa espiral da teia cósmica.

É também uma das maiores estruturas em rotação já observadas, mostrando de que forma a teia cósmica molda o Universo e deixa a sua assinatura nas galáxias que nela existem.

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

“Podemos compará-la a uma atração de carrossel num parque de diversões. Cada galáxia é como uma chávena a rodar, mas toda a plataforma - o filamento cósmico - também está em rotação. Este duplo movimento dá-nos uma visão rara de como as galáxias adquirem o seu spin a partir das estruturas maiores onde vivem.”

A teia cósmica é, na prática, a espinha dorsal invisível do Universo - uma rede enorme e complexa composta por inúmeros filamentos de matéria escura, que mantêm o Universo ligado pela gravidade e controlam a forma como as galáxias se distribuem e se movem.

Os seus fios são como autoestradas cósmicas ao longo das quais as galáxias se acumulam e viajam; estudá-los revela a metastrutura de grande escala do Universo, dando-nos pistas sobre como tudo se organiza e sobre a forma como evoluiu desde os primeiros instantes após o Big Bang.

Liderada por Jung e pela co-líder Madalina Tudorache, física de Oxford e da Universidade de Cambridge, a equipa identificou primeiro este filamento em observações feitas com o radiotelescópio MEERKAT, na África do Sul, no âmbito do levantamento MIGHTEE.

A cerca de 440 milhões de anos-luz - uma distância insignificante em termos cósmicos - detetaram 14 galáxias com um comportamento invulgar. Pareciam dispostas numa linha surpreendentemente reta e fina, com cerca de 117 000 anos-luz de largura e 5,5 milhões de anos-luz de comprimento, e demasiadas estavam orientadas da mesma forma para ser mera coincidência.

Isso justificava, claramente, uma investigação mais aprofundada. Os investigadores recorreram então a dados do Sloan Digital Sky Survey, que cobre uma área mais vasta no óptico e no infravermelho, e do levantamento Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), que recolhe observações no óptico, infravermelho e ultravioleta.

A partir desses dados, identificaram mais 283 galáxias à mesma distância, alinhadas na mesma configuração retilínea. Além disso, as novas galáxias também mostravam a mesma tendência para se orientarem ao longo do eixo do filamento.

No espaço, as coisas não costumam organizar-se em estruturas tão bem definidas sem haver algo a influenciá-las. Neste caso, um filamento cósmico era o candidato óbvio - e entusiasmante, até porque estruturas de grande escala feitas de matéria escura invisível não são fáceis de ver nem de definir.

O resultado tornou-se ainda mais interessante quando a equipa analisou o desvio para o vermelho das galáxias. Num dos lados do filamento, a luz aparecia deslocada para o lado azul do espectro eletromagnético, o que é consistente com o encurtamento do comprimento de onda quando a fonte se aproxima do observador.

No lado oposto, as galáxias apresentavam luz alongada para o lado vermelho, o que acontece quando a fonte se afasta.

É um sinal claro de que toda a estrutura está a rodar. Os investigadores até conseguiram modelar a velocidade - cerca de 110 quilómetros por segundo, o mesmo ritmo a que a Via Láctea e Andrómeda se estão a aproximar uma da outra.

Este comportamento encaixa bem nas previsões da Tidal Torque Theory, um modelo que propõe que assimetrias no campo gravitacional do Universo primitivo transferiram momento angular para os filamentos em formação da teia cósmica - dando-lhes rotação.

Entretanto, a presença de hidrogénio neutro frio e difuso no filamento, bem como o elevado teor de hidrogénio das galáxias, sugere que estes filamentos podem fornecer às galáxias 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 podem transferir momento angular para as galáxias - uma descoberta que pode ajudar a completar o quadro sobre como as galáxias adquirem o seu spin inicial.

Quando olhamos para uma imagem de campo profundo do Universo, as galáxias parecem relativamente dispersas e sem ligação entre si. A deteção deste gigantesco filamento mostra que não só tudo está mais interligado do que parece, como também existem estruturas vastas e invisíveis capazes de exercer uma influência poderosa, só revelada quando observamos com mais atenção.

“Encontrámos fortes indícios de rotação das galáxias em torno da espinha dorsal do filamento - tornando esta a maior estrutura em rotação até agora descoberta”, escrevem os investigadores no artigo.

“Esta estrutura pode ser o ambiente ideal para… determinar 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 investigação foi publicada na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.