Astrônomos descobrem uma das maiores estruturas giratórias do Universo

Os filamentos cósmicos são as maiores estruturas conhecidas no Universo. São enormes redes de galáxias e matéria escura que criam a estrutura da teia cósmica. Esses filamentos também atuam como caminhos que canalizam matéria e momento angular para as galáxias. Filamentos próximos, onde muitas galáxias giram na mesma direção, e onde toda a estrutura parece girar, são especialmente valiosos para estudar como as galáxias adquiriram rotação e gás. Eles também oferecem uma forma de testar ideias sobre como a rotação se desenvolve ao longo de dezenas de milhões de anos-luz.

Uma linha fina de galáxias ricas em gás

Neste estudo, os investigadores identificaram 14 galáxias próximas ricas em gás hidrogénio, dispostas numa linha estreita e alongada, medindo cerca de 5,5 milhões de anos-luz de comprimento e cerca de 117.000 anos-luz de diâmetro. Esta estrutura fina encontra-se dentro de um filamento cósmico muito maior que se estende por cerca de 50 milhões de anos-luz e contém mais de 280 galáxias adicionais. Muitas das galáxias na cadeia fina parecem estar a rodar na mesma direção que o próprio filamento, com muito mais frequência do que seria de esperar se as suas orientações fossem aleatórias. Esta descoberta desafia os modelos existentes e sugere que estruturas cósmicas de grande escala podem moldar a rotação das galáxias com mais força ou durante períodos mais longos do que se acreditava anteriormente.

A equipe também descobriu que galáxias em lados opostos da espinha central do filamento se movem em direções opostas. Este padrão indica que todo o filamento está girando como uma estrutura única. Ao aplicar modelos de dinâmica de filamentos, os pesquisadores estimaram uma velocidade de rotação de cerca de 110 km/s e calcularam que a densa região central do filamento tem um raio de aproximadamente 50 quiloparsecs (cerca de 163 mil anos-luz).

Galáxias como xícaras de chá em um passeio giratório

Lyla Jung (Departamento de Física da Universidade de Oxford) explicou por que a descoberta se destaca: “O que torna esta estrutura excepcional não é apenas seu tamanho, mas a combinação de alinhamento de rotação e movimento rotacional. Você pode compará-lo ao passeio de xícaras de chá em um parque temático. Cada galáxia é como uma xícara de chá girando, mas toda a plataforma – o filamento cósmico – também está girando. Este movimento duplo nos dá uma visão rara de como as galáxias ganham rotação a partir das estruturas maiores em que vivem. “

O filamento parece ser relativamente jovem e praticamente intacto. A sua abundância de galáxias ricas em gás e o seu baixo movimento interno, descrito como um estado denominado “dinamicamente frio”, sugerem que ainda se encontra numa fase inicial de desenvolvimento. Dado que o hidrogénio é o ingrediente chave para a formação de novas estrelas, as galáxias com grandes reservas de hidrogénio estão ativamente a recolher ou a reter o combustível necessário para a formação de estrelas. O estudo destes sistemas oferece uma visão valiosa das fases iniciais ou contínuas da evolução das galáxias.

Rastreando Fluxos de Gás Através da Teia Cósmica

Galáxias ricas em hidrogênio também servem como rastreadores eficazes de como o gás se move ao longo dos filamentos cósmicos. O hidrogênio atômico é facilmente influenciado pelo movimento, tornando-o especialmente útil para revelar como o gás flui através dos filamentos e nas galáxias. Estas observações ajudam os cientistas a compreender como o momento angular se move através da teia cósmica e molda a estrutura da galáxia, a rotação e a formação de estrelas.

A descoberta também pode ajudar a refinar modelos de alinhamentos intrínsecos de galáxias, o que pode interferir nas medições nas próximas pesquisas de lentes fracas. Estas incluem missões como a nave espacial Euclides da Agência Espacial Europeia e observações do Observatório Vera C. Rubin no Chile.

A coautora principal, Dra. Madalina Tudorache (Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge / Departamento de Física da Universidade de Oxford), disse:”Este filamento é um registro fóssil de fluxos cósmicos. Ele nos ajuda a entender como as galáxias adquirem seu giro e crescem ao longo do tempo.”

Combinando telescópios e pesquisas poderosos

A equipa de investigação utilizou dados do radiotelescópio MeerKAT da África do Sul, um dos radioobservatórios mais poderosos do mundo, composto por 64 antenas parabólicas interligadas. O filamento giratório foi identificado através de uma pesquisa do céu profundo conhecida como MIGHTEE, liderada pelo Professor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física da Universidade de Oxford). Os dados de rádio foram combinados com observações ópticas do Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) e do Sloan Digital Sky Survey (SDSS), revelando um filamento cósmico que mostra tanto a rotação coordenada da galáxia como a rotação em grande escala.

O professor Jarvis disse: “Isto realmente demonstra o poder de combinar dados de diferentes observatórios para obter maiores insights sobre como grandes estruturas e galáxias se formam no Universo. Tais estudos só podem ser realizados por grandes grupos com diversos conjuntos de habilidades e, neste caso, foi realmente possível ganhar uma bolsa ERC Advanced Grant/UKIR Frontiers Research Grant, que financiou os co-autores principais.”

O estudo também incluiu pesquisadores da Universidade de Cambridge, Universidade de Western Cape, Universidade de Rhodes, Observatório de Radioastronomia da África do Sul, Universidade de Hertfordshire, Universidade de Bristol, Universidade de Edimburgo e Universidade da Cidade do Cabo.