Uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Oxford descobriu uma das maiores estruturas rotativas já observadas. O objeto é uma cadeia extremamente pequena de galáxias incorporadas num vasto filamento cósmico a cerca de 140 milhões de anos-luz da Terra. As descobertas, publicadas na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, podem fornecer pistas importantes sobre como as galáxias se formaram no Universo primitivo.
Os filamentos cósmicos são as maiores estruturas conhecidas no universo. São fios gigantes, como a teia de galáxias e a matéria escura, que criam a estrutura da teia cósmica. Esses filamentos também atuam como conduítes que transportam matéria e momento angular para a galáxia. Muitas galáxias em filamentos próximos giram na mesma direção, e toda a estrutura parece estar girando, tornando-a particularmente valiosa para estudar como as galáxias adquirem rotação e gás. Eles também fornecem uma forma de testar ideias sobre como a rotação se desenvolve ao longo de dezenas de milhões de anos-luz.
Linhas finas de galáxias ricas em gás
No estudo, os investigadores descobriram 14 galáxias próximas, ricas em hidrogénio, dispostas numa linha estreita e alongada com cerca de 5,5 milhões de anos-luz de comprimento e 117.000 anos-luz de largura. Esta estrutura fina encontra-se dentro de um filamento cósmico maior que se estende por cerca de 50 milhões de anos-luz e contém mais de 280 galáxias adicionais. Muitas das galáxias no filamento parecem estar girando na mesma direção que o próprio filamento, com muito mais frequência do que seria esperado se a sua orientação fosse aleatória. A descoberta desafia os modelos existentes e sugere que estruturas cósmicas de grande escala podem influenciar a rotação das galáxias de forma mais forte ou por períodos de tempo mais longos do que se pensava anteriormente.
A equipe também descobriu que galáxias em lados opostos da espinha central do filamento se movem em direções opostas. Este padrão sugere que todo o filamento gira como uma estrutura única. Ao aplicar um modelo de dinâmica de filamentos, os investigadores estimaram uma velocidade de rotação de cerca de 110 quilómetros por segundo e calcularam que o raio da região central densa de filamentos é de cerca de 50 quiloparsecs (cerca de 163.000 anos-luz).
Galáxias são como xícaras de chá girando
A coautora principal, Dra. Leila Jung, do Departamento de Física da Universidade de Oxford, explica por que essa descoberta se destaca:”O que é único nessa estrutura não é apenas seu tamanho, mas a combinação de seu alinhamento de rotação e movimento rotacional. Você poderia compará-lo a um passeio de xícara de chá em um parque temático. Cada galáxia é como uma xícara de chá girando, mas toda a plataforma – o filamento cósmico – também está girando. Esse movimento duplo nos dá uma rara visão de como as galáxias giram a partir das estruturas maiores que elas habitar.”
O filamento parece relativamente jovem e praticamente intacto. A sua galáxia rica em gás e o seu baixo movimento interno (descrito como o chamado estado “dinamicamente frio”) sugerem que ainda se encontra nas fases iniciais de desenvolvimento. Dado que o hidrogénio é um ingrediente chave na formação de novas estrelas, as galáxias com grandes reservas de hidrogénio estão a recolher ou a conservar activamente o combustível necessário para a formação de estrelas. O estudo desses sistemas fornece informações valiosas sobre os estágios iniciais ou contínuos da evolução das galáxias.
Rastreando fluxos de gás na teia cósmica
Galáxias ricas em hidrogênio também podem servir como rastreadores eficazes de como o gás se move ao longo dos filamentos cósmicos. O hidrogênio atômico é suscetível ao movimento, o que o torna particularmente útil para revelar como o gás flui através dos filamentos e nas galáxias. Estas observações ajudam os cientistas a compreender como o momento angular viaja através da teia cósmica e molda a estrutura da galáxia, a rotação e a formação de estrelas.
A descoberta também pode ajudar a refinar modelos de arranjos intrínsecos de galáxias, o que pode interferir nas medições dos próximos levantamentos com lentes fracas. Estas incluem missões como a nave espacial Euclides da Agência Espacial Europeia e observações do Observatório Vera C. Rubin no Chile.
A coautora principal, Dra. Madalina Tudorache (Instituto de Astronomia, Universidade de Cambridge/Departamento de Física, Universidade de Oxford), disse: “Este filamento é um registro fóssil do fluxo do universo. Ele nos ajuda a entender como as galáxias adquirem rotação e crescimento ao longo do tempo.”
Combinando telescópios e pesquisas poderosos
A equipa de investigação utilizou dados do radiotelescópio MeerKAT na África do Sul, um dos mais poderosos observatórios de radioastronomia do mundo, composto por 64 antenas parabólicas interligadas. Esta rotação foi identificada através de uma pesquisa do espaço profundo chamada MIGHTEE, liderada pelo Professor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física da Universidade de Oxford). Dados de rádio combinados com observações ópticas do Dark Energy Spectroradiometer (DESI) e do Sloan Digital Sky Survey (SDSS) revelaram um filamento cósmico que mostra rotações galácticas coordenadas e rotações em grande escala.
O professor Jarvis disse: “Isto realmente demonstra o poder de combinar dados de diferentes observatórios para fornecer uma compreensão mais profunda de como grandes estruturas no universo e nas galáxias se formam. Este tipo de pesquisa só pode ser feito por grandes grupos com habilidades diferentes, e neste caso só foi realmente possível graças à vitória do ERC Advanced Grant/UKIR Frontier Research Grant, que financiou os autores principais conjuntos.”
O estudo também incluiu pesquisadores da Universidade de Cambridge, da Universidade de Western Cape, da Universidade de Rhodes, do Observatório de Radioastronomia da África do Sul, da Universidade de Hertfordshire, da Universidade de Bristol, da Universidade de Edimburgo e da Universidade da Cidade do Cabo.
