“Tornado” de galáxias é a maior estrutura rotativa já observada.

Um grupo de astrónomos que analisava como as galáxias se distribuem no espaço relativamente próximo identificou algo fora do comum: um enorme cordão de galáxias, retorcido como se estivesse preso num “tornado cósmico” em câmara lenta.

Com pelo menos 49 milhões de anos-luz de extensão, trata-se do mais comprido filamento em rotação já encontrado no Universo - uma vasta estrutura em forma de vórtice integrada na teia cósmica.

Além de ser uma das maiores formações giratórias já observadas, este achado regista como a teia cósmica molda o Universo e, mais do que isso, como deixa a sua marca nas próprias galáxias que a compõem.

"O que torna esta estrutura excecional não é apenas o seu tamanho, mas a combinação de alinhamento do spin e movimento rotacional", afirma a física Lyla Jung, da Universidade de Oxford, no Reino Unido.

"Você pode compará-la ao brinquedo das xícaras num parque de diversões. Cada galáxia é como uma xícara a girar, mas toda a plataforma - o filamento cósmico - também está a rodar. Esse movimento duplo dá-nos uma visão rara de como as galáxias adquirem o seu spin a partir das estruturas maiores em que vivem."

Teia cósmica, matéria escura e o papel dos filamentos

A teia cósmica funciona, em essência, como a “estrutura invisível” que sustenta o Universo: uma rede gigantesca e complexa, composta por incontáveis filamentos de matéria escura que, pela gravidade, mantêm o cosmos ligado e determinam como as galáxias se distribuem e se deslocam.

Esses filamentos comportam-se como autoestradas cósmicas, ao longo das quais as galáxias se acumulam e viajam. Ao estudá-los, os cientistas conseguem mapear a grande metaestrutura do Universo, reunindo pistas sobre como tudo se encaixa e sobre a forma como o cosmos evoluiu desde os instantes iniciais após a Grande Explosão.

O filamento giratório da teia cósmica: a primeira pista no MEERKat

Sob a liderança de Jung e da co-líder, a física Madalina Tudorache (Oxford e Universidade de Cambridge), a equipa identificou este filamento a partir de observações obtidas com o radiotelescópio MEERKat, na África do Sul, como parte do levantamento do céu MIGHTEE.

A cerca de 440 milhões de anos-luz - uma distância pequena em termos cósmicos - eles notaram 14 galáxias com um comportamento incomum. Pareciam dispostas numa linha estranhamente reta e fina, semelhante a uma agulha, com cerca de 117,000 anos-luz de largura e 5.5 milhões de anos-luz de comprimento. Além disso, havia galáxias demais orientadas na mesma direção para que isso pudesse ser explicado apenas pelo acaso.

Confirmação com Sloan e DESI: mais 283 galáxias no mesmo alinhamento

Diante disso, era inevitável aprofundar a análise. A equipa recorreu, então, a dados do Levantamento Digital do Céu Sloan, que abrange um campo de visão mais amplo no óptico e no infravermelho, e também ao levantamento do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI), que recolhe observações no óptico, infravermelho e ultravioleta.

Com esse conjunto de dados, foram encontradas mais 283 galáxias à mesma distância, seguindo a mesma configuração em linha reta. Para reforçar o padrão, as novas galáxias também exibiam a mesma preferência de orientação do seu eixo ao longo do comprimento do filamento.

No espaço, estruturas tão bem delineadas raramente surgem sem algum fator físico a organizá-las. Neste caso, a hipótese mais direta - e também a mais empolgante - era a presença de um filamento cósmico. Afinal, estruturas em grande escala formadas por matéria escura invisível não são exatamente fáceis de observar nem de delimitar.

O desvio para o vermelho revela a rotação do conjunto

O cenário tornou-se ainda mais intrigante quando os investigadores analisaram o desvio para o vermelho das galáxias. Num dos lados do filamento, a luz das galáxias aparecia deslocada para a porção mais azul do espectro eletromagnético, compatível com o encurtamento do comprimento de onda quando a fonte se aproxima do observador.

Já as galáxias do lado oposto exibiam alongamento da luz para tons mais vermelhos - o que ocorre quando a fonte se afasta.

Esse contraste é um sinal nítido de que toda a estrutura está a rodar. Os investigadores conseguiram inclusive modelar a velocidade: cerca de 110 quilómetros por segundo (aprox. 68 milhas por segundo), valor comparável ao da aproximação entre a Via Láctea e a galáxia Andrómeda.

Teoria do Torque de Maré, gás de hidrogénio e o “combustível” para galáxias

O padrão observado encaixa-se bem em previsões da Teoria do Torque de Maré, um modelo segundo o qual assimetrias no campo gravitacional do Universo primordial transferiram momento angular para os filamentos em formação na teia cósmica - imprimindo-lhes uma rotação significativa.

Ao mesmo tempo, a presença de gás difuso, frio e neutro de hidrogénio no filamento, juntamente com o elevado teor de hidrogénio das galáxias, sugere que filamentos desse tipo podem abastecer as galáxias com o combustível necessário para crescer e formar estrelas.

Além disso, o alinhamento das galáxias ao longo do filamento aponta que os filamentos da teia cósmica conseguem transferir momento angular para as galáxias - um resultado que pode ajudar a completar a explicação de como as galáxias adquirem o seu spin desde o início.

Se observarmos uma imagem de campo profundo do Universo, as galáxias parecem, à primeira vista, espalhadas de forma relativamente aleatória e sem ligação. A deteção deste filamento gigantesco mostra que não só tudo é mais interligado do que aparenta, como também existem estruturas vastas e invisíveis capazes de exercer uma influência poderosa - que só se torna evidente quando olhamos com mais atenção.

"Descobrimos que as galáxias exibem fortes evidências de rotação em torno do eixo do filamento - o que faz desta a estrutura em rotação mais longa já identificada até agora", escrevem os investigadores no artigo.

"Esta estrutura pode revelar-se o ambiente ideal para … estabelecer com precisão a relação entre o gás de baixa densidade na teia cósmica e a forma como as galáxias que se encontram no seu interior crescem usando esse material."

A pesquisa foi publicada nos Boletins Mensais da Sociedade Astronómica Real.