Quão grande é muito grande?

Uma crescente recém-descoberta de galáxias abrangendo 3,3 bilhões de anos-luz está entre as maiores estruturas conhecidas no universo e desafia algumas das suposições mais básicas dos astrônomos sobre o cosmos.  

O Arco Gigante. As regiões cinzas mostram áreas que absorvem magnésio, o que revela a distribuição de galáxias e aglomerados de galáxias. Os pontos azuis mostram quasares de fundo, ou holofotes. Crédito da imagem: Alexia Lopez / UCLan

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O arranjo épico, chamado de Arco Gigante, consiste em galáxias, aglomerados galácticos e muito gás e poeira. Ele está localizado a 9,2 bilhões de anos-luz de distância e se estende por cerca de um 15º do universo observável. 

Sua descoberta foi "acidental", disse Alexia Lopez, doutoranda em cosmologia na Universidade Central de Lancashire (UCLan), no Reino Unido. Lopez estava montando mapas de objetos no céu noturno usando a luz de cerca de 120.000 quasares, núcleos brilhantes distantes de galáxias onde buracos negros supermassivos estão consumindo material e expelindo energia.

À medida que essa luz passa pela matéria entre nós e os quasares, ela é absorvida por diferentes elementos, deixando traços reveladores que podem fornecer aos pesquisadores informações importantes. Em particular, Lopez usou marcas deixadas pelo magnésio para determinar a distância para o gás e poeira intervinda, bem como a posição do material no céu noturno. 

Desta forma, os quasares agem "como holofotes em uma sala escura, iluminando esta matéria intermediária", disse Lopez. 

No meio dos mapas cósmicos, uma estrutura começou a surgir. "Foi uma espécie de indício de um grande arco", disse Lopez. "Lembro-me de ir até Roger [Clowes] e dizer 'Oh, olhe para isso.'"

Clowes, seu orientador de doutorado na UCLan, sugeriu uma análise mais aprofundada para garantir que não era um alinhamento casual ou um truque dos dados. Depois de fazer dois testes estatísticos diferentes, os pesquisadores determinaram que havia menos de 0,0003% de probabilidade do Arco Gigante não ser real. Eles apresentaram seus resultados em 7 de junho no 238º encontro virtual da American Astronomical Society.

Uma representação da estrutura do Arco Gigante mostrado em cinza, com quasares de vizinhança sobrepostos, mostrados em azul. Uma tentativa de associação pode ser vista entre esses dois conjuntos de dados. Crédito da imagem: Alexia Lopez / UCLan

Mas a descoberta, que ocupará seu lugar na lista das maiores coisas do cosmos, mina uma expectativa fundamental sobre o universo. Os astrônomos há muito aderem ao que é conhecido como princípio cosmológico, que afirma que, em escalas maiores, a matéria é mais ou menos uniformemente distribuída pelo espaço. 

O Arco Gigante é maior do que outros conjuntos enormes, como a Grande Muralha de Sloan e a Parede do Polo Sul, cada uma delas diminuída por características cósmicas ainda maiores. 

"Tem havido uma série de estruturas em grande escala descobertas ao longo dos anos", disse Clowes. "Elas são tão grandes que você se pergunta se elas são compatíveis com o princípio cosmológico." 

O fato de que essas entidades colossais se agruparam em cantos específicos do cosmos indica que talvez o material não esteja distribuído uniformemente pelo universo. 

Mas o modelo padrão atual do universo é baseado no princípio cosmológico, acrescentou Lopez. "Se descobrimos que não é verdade, talvez precisemos começar a olhar para um conjunto diferente de teorias ou regras."

Lopez não sabe como seriam essas teorias, embora tenha mencionado a ideia de modificar o modo como a gravidade funciona em escalas maiores, uma possibilidade que tem sido popular entre um pequeno, mas barulhento, contingente de cientistas nos últimos anos.

Daniel Pomarède, cosmógrafo da Universidade Paris-Saclay, na França, que co-descobriu a Parede do Polo Sul, concordou que o princípio cosmológico deveria ditar um limite teórico para o tamanho das entidades cósmicas. 

Algumas pesquisas sugeriram que as estruturas deveriam atingir um certo tamanho e, então, ser incapazes de crescer, disse Pomarède. "Em vez disso, continuamos encontrando essas estruturas cada vez maiores."

No entanto, ele não está totalmente pronto para descartar o princípio cosmológico, que tem sido usado em modelos do universo por cerca de um século. "Seria muito ousado dizer que será substituído por outra coisa", disse ele.

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Referência: 

MANN, Adam. 'Giant arc' stretching 3.3 billion light-years across the cosmos shouldn't exist. Live Science, 11, jun. 2021. Disponível em: <https://www.livescience.com/giant-arc-in-space.html>. Acesso em: 11, jun. 2021.