Capturada Imagem Direta em Alta Definição da 'Teia Cósmica'

Simulação de uma vasta região do universo com base no modelo cosmológico atual e realizada usando supercomputadores. Na imagem, o brilho fraco do gás dentro dos filamentos cósmicos, formando uma densa teia cósmica, é mostrado em branco. Nas interseções desses filamentos, o gás dentro das galáxias, que alimenta a formação de novas estrelas, é destacado em vermelho. Crédito: Alejandro Benitez-Llambay/Universität Mailand-Bicocca/MPA

A matéria no espaço intergaláctico é distribuída em uma vasta rede de estruturas filamentosas interconectadas, coletivamente chamadas de teia cósmica. Com centenas de horas de observações, uma equipe internacional de pesquisadores agora obteve uma imagem de alta definição sem precedentes de um filamento cósmico dentro desta teia, conectando duas galáxias ativas em formação — datando de quando o Universo tinha cerca de 2 bilhões de anos.

Um pilar da cosmologia moderna é a existência da matéria escura, que constitui cerca de 85% de toda a matéria no Universo. Sob a influência da gravidade, a matéria escura forma uma intrincada teia cósmica composta de filamentos, em cujas interseções emergem as galáxias mais brilhantes. Essa teia cósmica atua como o andaime sobre o qual todas as estruturas visíveis no Universo são construídas: dentro dos filamentos, o gás flui para abastecer a formação de estrelas nas galáxias. Observações diretas do suprimento de combustível dessas galáxias avançariam nossa compreensão da formação e evolução das galáxias.

No entanto, estudar o gás dentro dessa teia cósmica é incrivelmente desafiador. O gás intergaláctico foi detectado principalmente indiretamente por meio de sua absorção de luz de fontes de fundo brilhantes. Mas os resultados observados não elucidam a distribuição desse gás. Mesmo o elemento mais abundante, o hidrogênio, emite apenas um brilho fraco, tornando basicamente impossível para instrumentos da geração anterior observar diretamente esse gás.

Neste novo estudo, uma equipe internacional liderada por pesquisadores da Universidade de Milano-Bicocca e incluindo cientistas do Instituto Max Planck de Astrofísica (MPA) obteve uma imagem de alta definição sem precedentes de um filamento cósmico usando o MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), um espectrógrafo inovador instalado no Very Large Telescope no Observatório Europeu do Sul, no Chile.

Mesmo com as capacidades avançadas deste sofisticado instrumento, o grupo de pesquisa teve que realizar uma das mais ambiciosas campanhas de observação do MUSE já concluídas em uma única região do céu, adquirindo dados ao longo de centenas de horas para detectar o filamento em alta definição.

A imagem mostra o gás difuso (amarelo a roxo) contido dentro do filamento cósmico conectando duas galáxias (estrelas amarelas), estendendo-se por uma vasta distância de 3 milhões de anos-luz. Crédito: Davide Tornotti/University of Milano-Bicocca

O estudo, liderado por Davide Tornotti, aluno de doutorado na Universidade de Milano-Bicocca, usou esses dados ultrassensíveis para produzir a imagem mais nítida já obtida de um filamento cósmico abrangendo 3 milhões de anos-luz e conectando duas galáxias, cada uma hospedando um buraco negro supermassivo ativo.

A descoberta, publicada recentemente na Nature Astronomy, abre novos caminhos para restringir diretamente as propriedades do gás dentro dos filamentos intergalácticos e para refinar nossa compreensão da formação e evolução das galáxias.

"Ao capturar a luz fraca emitida por esse filamento, que viajou quase 12 bilhões de anos para chegar à Terra, fomos capazes de caracterizar precisamente sua forma", explica Tornotti. "Pela primeira vez, pudemos traçar o limite entre o gás residente nas galáxias e o material contido na teia cósmica por meio de medições diretas."

Os pesquisadores aproveitaram simulações de supercomputadores do universo executadas no MPA para calcular previsões da emissão filamentar esperada dado o modelo cosmológico atual. "Quando comparado à nova imagem de alta definição da teia cósmica, encontramos concordância substancial entre a teoria atual e as observações", acrescenta Tornotti.

Essa descoberta e o acordo encorajador com simulações de supercomputadores são essenciais para entender o tênue ambiente de gás ao redor das galáxias e abrem novas possibilidades para determinar o suprimento de combustível das galáxias .

Fonte: PHYS.ORG