Uma equipe internacional de pesquisa liderada pela Universidade de Oxford identificou uma das maiores estruturas rotativas já observadas. O objeto é uma fina corrente de galáxias inserida dentro de um vasto filamento cósmico localizado a cerca de 140 milhões de anos-luz da Terra. Os resultados foram publicados nas Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e podem fornecer pistas importantes sobre como as galáxias se formaram no início do Universo.
Filamentos cósmicos são as maiores estruturas conhecidas do Universo. Eles são enormes redes filamentares de galáxias e matéria escura que criam a estrutura da teia cósmica. Esses filamentos também atuam como caminhos que direcionam matéria e momento angular para as galáxias. Filamentos próximos, onde muitas galáxias giram na mesma direção e toda a estrutura parece rotacionar, são especialmente valiosos para estudar como as galáxias adquiriram seu giro e gás. Eles também oferecem uma maneira de testar ideias sobre como a rotação se desenvolve ao longo de dezenas de milhões de anos-luz.
Uma Fina Linha de Galáxias Ricas em Gás
Neste estudo, os pesquisadores identificaram 14 galáxias próximas ricas em gás hidrogênio, dispostas em uma linha estreita e alongada que mede cerca de 5,5 milhões de anos-luz de comprimento e aproximadamente 117.000 anos-luz de largura. Esta estrutura fina está inserida em 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 linha fina parecem estar rotacionando na mesma direção que o filamento, muito mais frequentemente do que seria esperado se suas orientações fossem aleatórias. Essa descoberta desafia modelos existentes e sugere que estruturas cósmicas em larga escala podem moldar a rotação das galáxias de forma mais forte ou por períodos mais longos do que se acreditava anteriormente.
A equipe também descobriu que as galáxias em lados opostos da espinha central do filamento estão se movendo em direções opostas. Esse padrão indica que todo o filamento está rotacionando como uma única estrutura. Aplicando modelos de dinâmica de filamentos, os pesquisadores estimaram uma velocidade de rotação de cerca de 110 km/s e calcularam que a região central densa do filamento tem um raio de aproximadamente 50 quiloparsecs (cerca de 163.000 anos-luz).
Galáxias Como Xícaras em um Carrossel
A co-autora principal Dra. Lyla Jung (Departamento de Física, Universidade de Oxford) explicou por que a descoberta se destaca: “O que torna essa estrutura excepcional não é apenas seu tamanho, mas a combinação de alinhamento de spin e movimento rotacional. Você pode compará-la ao carrossel das xícaras em um parque de diversões. Cada galáxia é como uma xícara giratória, mas toda a plataforma – o filamento cósmico – também está rotacionando. Esse movimento duplo nos dá uma visão rara de como as galáxias ganham seu giro a partir das estruturas maiores em que vivem.”
O filamento parece ser relativamente jovem e amplamente indeterminado. Sua abundância de galáxias ricas em gás e seu baixo movimento interno, descrito como um estado “dinamicamente frio”, sugerem que ainda está em uma fase inicial de desenvolvimento. Como o hidrogênio é o ingrediente chave para a formação de novas estrelas, galáxias com grandes reservas de hidrogênio estão ativamente coletando ou retendo o combustível necessário para a formação estelar. Estudar esses sistemas oferece uma visão valiosa sobre fases iniciais ou em andamento da evolução das galáxias.
Rastreando Fluxos de Gás Através da Teia Cósmica
As 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 para as galáxias. Essas observações ajudam os cientistas a entender como o momento angular se move pela teia cósmica e molda a estrutura, rotação e formação de estrelas das galáxias.
A descoberta também pode ajudar a refinar modelos de alinhamentos intrínsecos de galáxias, que podem interferir nas medições em futuras pesquisas de lente fraca. Isso inclui missões como a da Agência Espacial Europeia, a sonda Euclid, e observações do Observatório Vera C. Rubin no Chile.
A co-autora principal Dra. Madalina Tudorache (Instituto de Astronomia, Universidade de Cambridge / Departamento de Física, Universidade de Oxford) afirmou: “Este filamento é um registro fóssil dos fluxos cósmicos. Ele nos ajuda a montar como as galáxias adquirem seu giro e crescem ao longo do tempo.”
Combinando Telescópios Poderosos e Pesquisas
A equipe de pesquisa utilizou dados do telescópio de rádio MeerKAT da África do Sul, um dos observatórios de rádio mais poderosos do mundo, composto por 64 antenas interconectadas. O filamento rotativo foi identificado através de uma pesquisa de céu profundo conhecida como MIGHTEE, liderada pelo professor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física, 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 das galáxias quanto a rotação em larga escala.
O professor Jarvis disse: “Isso realmente demonstra o poder de combinar dados de diferentes observatórios para obter maiores insights sobre como grandes estruturas e galáxias se formam no Universo. Estudos desse tipo só são possível por grandes grupos com habilidades diversas, e neste caso, foi realmente viabilizado pela obtenção de uma Subvenção ERC Avançada/Subvenção de Pesquisa Fronteira do UKIR, que financiou os co-autores.”
O estudo também incluiu pesquisadores da Universidade de Cambridge, Universidade da Cidade do Cabo, Universidade de Hertfordshire, Universidade de Bristol, Universidade de Edimburgo e do Observatório de Astronomia de Rádio da África do Sul.