Para entender a natureza do nosso cosmos, precisamos de um mapa preciso da distribuição das galáxias dentro dele. Durante décadas, os astrônomos suspeitaram que algo enorme se escondia atrás do denso disco de poeira da Via Láctea em nosso céu. Distorções indiretas, quase imperceptíveis, no movimento das galáxias foram descobertas, indicando forças gravitacionais inexplicáveis. Mas a própria estrutura e seu tamanho permaneceram ocultos em uma região do céu de difícil observação.
Agora, usando o radiotelescópio sul-africano MeerKAT, os astrônomos conseguiram focar nessa massa oculta. O resultado, disponível como preprint no arXiv e submetido à Revista de Astronomia e Astrofísica , representa a imagem mais detalhada até o momento do Superaglomerado de Vela. Descoberto recentemente, em 2016, este colossal aglomerado de galáxias está localizado a aproximadamente 800 milhões de anos-luz de distância e possui uma extensão de cerca de 300 milhões de anos-luz.
O Superaglomerado Vela também se encontra além de um dos obstáculos mais difíceis de alcançar na astronomia: a zona de ocultação. Essa região, onde o denso plano da Via Láctea bloqueia a luz visível, obscurece quase um quinto do céu. Telescópios ópticos simplesmente não conseguem enxergar através dela. "Vela era uma espécie de fantasma", diz Renée Kraan-Korteweg, professora de astronomia da Universidade da Cidade do Cabo e especialista em estruturas em larga escala no universo local. Kraan-Korteweg liderou a equipe que descobriu o Superaglomerado Vela e é coautora deste artigo. "Podíamos inferir sua presença, mas não conseguíamos determinar seu tamanho exato.".
A espaçonave MeerKAT, lançada em 2018, muda isso ao usar ondas de rádio. Em vez de depender da luz das estrelas, que é absorvida pela poeira, ela detecta a linha de emissão do hidrogênio neutro em um comprimento de onda de 21 centímetros (que está na faixa de rádio) — um sinal que passa praticamente sem impedimentos pela poeira. O uso dessa espaçonave para explorar a escala de Vela provou ser revolucionário.
Uma vista através da Via Láctea.
O telescópio MeerKAT é capaz de detectar tênues sinais de hidrogênio em galáxias escondidas atrás da Via Láctea. Cada detecção possui sua própria "impressão digital" única: a frequência da linha de hidrogênio se desloca dependendo da velocidade de recessão da galáxia — um fenômeno chamado desvio para o vermelho. Como a velocidade de recessão depende da distância devido à expansão do universo, medir esse deslocamento nos permite determinar a distância até a galáxia.
«"Ao rastrear a linha do hidrogênio neutro em milhares de galáxias, estamos efetivamente reconstruindo sua estrutura em três dimensões", explica Constantinos Kolokitas, radioastrônomo do Observatório de Radioastronomia da África do Sul e pesquisador afiliado à Universidade de Rhodes, que não participou do estudo recente.
O estudo descobriu mais de 2.000 galáxias até então desconhecidas, preenchendo uma lacuna existente nos mapas cósmicos. O que inicialmente parecia um tênue aglomerado de matéria evoluiu para uma estrutura massiva com dois núcleos densos, provavelmente se movendo um em direção ao outro dentro de um sistema gravitacional maior.
Fundamentalmente, o sinal de hidrogênio faz mais do que simplesmente indicar a localização das galáxias. Embora rastreie o hidrogênio em toda a população de galáxias, ele é particularmente eficaz na identificação de reservatórios de gás mais frios e densos — a matéria-prima a partir da qual novas estrelas se formam. Nesse sentido, o mapa revela não apenas a localização da matéria, mas também onde condições favoráveis à formação de estrelas podem surgir no futuro.
Peso-pesado oculto
Agora que Vela foi mapeada, sua escala é impossível de ignorar. Estima-se que a estrutura contenha 30 milhões de bilhões (3 x 10¹⁶) de massas solares de material, tornando-a uma das estruturas mais massivas conhecidas no Universo próximo. Sua enorme influência gravitacional está mudando a compreensão dos astrônomos sobre o movimento em escalas cósmicas.
«"Em cosmologia, a massa determina o destino", diz Kolokitas. "Essas estruturas criam bacias gravitacionais, regiões que atraem galáxias para dentro e levam a fluxos em grande escala." Isso tem implicações muito mais amplas para o nosso planeta do que pode parecer inicialmente.
Os astrônomos sabem há muito tempo que o Grupo Local de galáxias — a Via Láctea, Andrômeda e seus satélites — se move pelo espaço a aproximadamente 2,2 milhões de quilômetros por hora em relação à radiação cósmica de fundo em micro-ondas que permeia todo o universo. A atração gravitacional de estruturas conhecidas, como o Grande Atrator e a Concentração de Shapley, explica grande parte desse movimento. Mas não tudo. Vela parece fornecer parte dessa atração gravitacional que faltava.
Devido à sua posição e massa, contribui significativamente para o movimento da nossa galáxia, ajudando a resolver uma discrepância de longa data nos modelos de fluxo cósmico.
Além de seu papel gravitacional, Vela demonstra que o Universo que exploramos está incompleto.
Historicamente, os astrônomos muitas vezes consideraram implicitamente a Zona de Evitamento como uma região de menor importância, uma área vazia onde pouco de significativo poderia existir. Vela desafiou essa suposição. "Não se trata apenas de um pequeno ajuste", diz Kraan-Korteweg. "Estamos falando de estruturas na escala das maiores formações conhecidas no universo, escondidas à vista de todos.".
Se uma estrutura desse tipo conseguiu permanecer indetectada por tanto tempo, então outras podem estar à espreita, aguardando nos bastidores.
Este mapa 3D mostra superestruturas no universo local. As regiões curvas que circundam cada estrutura representam "reservatórios" onde a matéria se acumula, e as linhas coloridas representam o movimento das galáxias. Crédito: Jérôme Leca, RSA Cosmos, Saint-Étienne, França (CC BY-ND 4.0)
Aprofundando-se
As observações do MeerKAT já estão entre as mais sensíveis já realizadas no céu austral, mas são apenas um prenúncio do que está por vir. O futuro projeto Square Kilometre Array (SKA) aprofundará os levantamentos radiotelescópicos, detectando galáxias mais tênues e rastreando os delicados filamentos que conectam os superaglomerados em uma rede cósmica maior que se estende por todo o universo.
Se o telescópio MeerKAT detectou o núcleo de Vela, o SKA poderá revelar como ele está conectado a estruturas ainda maiores, além das capacidades de detecção atuais. Com o tempo, a zona de exclusão poderá deixar de existir, à medida que os astrônomos finalmente aprenderem a enxergar através dela.
Mesmo em um universo bem estudado, grandes estruturas podem permanecer indetectáveis, e a descoberta de Vela comprova isso. O que antes era um ponto cego tornou-se agora uma das regiões mais informativas do céu e fundamental para entendermos como as galáxias, incluindo a nossa, se movem pelo espaço. Nesse sentido, essa descoberta não se trata simplesmente de adicionar mais uma estrutura ao mapa. É um refinamento do próprio mapa.
O artigo "Superaglomerado gigante escondido atrás da Via Láctea é descoberto" foi publicado originalmente na revista Astronomy Magazine.