Estrutura gigantesca reúne 30% das galáxias e ocupa 13% do Universo. Compreender tais estruturas é fundamental para entender a evolução do Cosmos.
Astrônomos encontraram a maior estrutura do Universo até agora. Ela contém chocantes 200 quatrilhões de massas solares e tem mais de 400 megaparsecs de comprimento, mais de 1,3 bilhão de anos-luz. A megaestrutura foi batizada de Quipu em homenagem a um sistema de medição inca.
Segundo uma nova pesquisa, estudar Quipu e suas “irmãs” pode nos ajudar a entender como as galáxias evoluem, nos ajudar a melhorar nossos modelos cosmológicos e melhorar a precisão de nossas medições cosmológicas.
O artigo “Unveiling the largest structures in the nearby Universe: Discovery of the Quipu superstructure” (Desvendando as maiores estruturas no Universo próximo: Descoberta da superestrutura Quipu) foi aceita para publicação no periódico Astronomy and Astrophysics. o autor principal é Hans Bohringer, do Instituto Max Planck.
‘Para uma determinação precisa dos parâmetros cosmológicos, precisamos entender os efeitos da estrutura local em larga escala do Universo nas medições”, escrevem os autores. “Eles incluem modificações do fundo cósmico de micro-ondas, distorções de imagens do céu por lentes gravitacionais em larga escala e a influência de movimentos de streaming em larga escala nas medições da constante de Hubble.”
Superestruturas são estruturas extremamente grandes que contêm grupos de aglomerados de galáxias e superaglomerados. São tão massivas que desafiam nossa compreensão da evolução no universo, quebrando nossos modelos de evolução cosmológica.
Quipu é a maior estrutura que já encontramos no Universo. Ela e as outras quatro superestruturas que os pesquisadores encontraram contêm 45% dos aglomerados de galáxias, 30% das galáxias, 25% da matéria e ocupam 13% do volume.
A imagem abaixo ajuda a explicar o nome Quipu. Quipu são dispositivos de gravação feitos de cordas com nós, onde os nós contêm informações baseadas em cor, ordem e número. “Esta visão dá a melhor impressão da superestrutura como um longo filamento com pequenos filamentos laterais, o que deu início à nomeação de Quipu”, explicam os autores.
Bohringer e seus colegas encontraram Quipu e quatro outras superestruturas dentro de uma faixa de distância de 130 a 250 Mpc. Eles usaram aglomerados de galáxias de raios X para identificar e analisar as superestruturas em sua Pesquisa de Clusters de Estruturas Cósmicas em Grande Escala em Raios X (Cosmic Large-Scale Structure in X-rays, CLASSIX).
Aglomerados de galáxias de raios X podem conter milhares de galáxias e muito gás intraglomerado muito quente que emite raios X. Essas emissões são a chave para mapear a massa das superestruturas. Os raios X traçam as regiões mais densas de concentração de matéria e a teia cósmica subjacente. As emissões são como placas de sinalização para identificar superestruturas.
Os autores apontam que “a diferença na densidade de galáxias ao redor dos aglomerados de campo e membros de superestruturas é notável”. Isso pode ocorrer porque os aglomerados de campo são povoados com aglomerados menos massivos do que aqueles na superestrutura, e não porque os aglomerados de campo têm menor densidade de galáxias.
As superestruturas deixam uma marca no radiação de fundo de micro-ondas (Cosmic Microwave Background, CMB), uma relíquia do Big Bang e e uma evidência importantíssima o apoia. Suas propriedades correspondem às previsões teóricas com precisão quase cirúrgica. A gravidade das superestruturas altera a CMB à medida que passa por elas de acordo com o efeito Sachs-Wolfe Integrado (ISW), produzindo flutuações na CMB. Essas flutuações são de primeiro plano e difíceis de filtrar, interferindo em nossa compreensão da CMB e, portanto, do Big Bang.
As superestruturas também podem impactar as medições da constante de Hubble, um valor fundamental na cosmologia que descreve a rapidez com que o Universo está se expandindo. Enquanto as galáxias estão se afastando devido à expansão do Universo, elas também têm velocidades locais, chamadas de velocidades peculiares ou movimentos de fluxo. Elas precisam ser separadas da expansão para entender a expansão claramente. A grande massa dessas superestruturas influencia esses movimentos de fluxo e distorce nossas medições da constante de Hubble.
A pesquisa também observa que essas estruturas massivas podem distorcer imagens por meio de lentes gravitacionais de larga escala. Isso pode causar erros em nossas medições.
Por outro lado, simulações do Lambda CDM produzem superestruturas como Quipu e as outras quatro. O Lambda CDM é nosso modelo padrão da cosmologia do Big Bang e é responsável por muito do que vemos no Universo, como sua estrutura em larga escala.
Está claro que essas superestruturas são críticas para entender o Universo. Elas contêm uma porção significativa de sua matéria e afetam seus arredores de maneiras fundamentais. Mais pesquisas são necessárias para entendê-las e sua influência.
“Pesquisas de acompanhamento interessantes sobre nossas descobertas incluem, por exemplo, estudos sobre a influência desses ambientes na população e evolução da galáxia”, escrevem os autores na conclusão.
De acordo com o estudo, essas superestruturas não persistirão para sempre. “Na evolução cósmica futura, essas superestruturas estão fadadas a se quebrar em várias unidades em colapso. Elas são, portanto, configurações transitórias.”
“Mas, atualmente, são entidades físicas especiais com propriedades características e ambientes cósmicos especiais que merecem atenção especial.”