Astrônomos registram pela primeira vez de forma direta os filamentos da teia cósmica

A porção observada da teia cósmica (ciano colorido) com um tamanho de cerca de 2 milhões de anos luz, que foi descoberta na proximidade do Quasar UM 287 (no centro da imagem). O gás é brilhante, graças ao mesmo efeito que alimenta as lâmpadas fluorescentes. Esta é a primeira imagem ampliada de uma parte da teia cósmica em larga escala de gás, que se pensa ter um papel chave no fornecimento de galáxias com a matéria-prima para formar novas estrelas. Crédito pela imagem: S. Cantalupo (UCSC).

Simulações em supercomputadores preveem que a matéria no Universo é distribuída numa rede de filamentos conhecida como a teia cósmica, onde a vasta maioria dos átomos residem como o gás hidrogênio difuso.

Nesse contexto, galáxias como a nossa Via Láctea são formadas nos nós dessa rede, onde o gás frio e denso, o combustível para a formação das estrelas, afunila ao longo das intersecções dos filamentos.

Mas testes diretos desse modelo anteriormente não tiveram sucesso, mesmo porque nos nós mais densos, o gás da teia cósmica é tão rarefeito que ele emite pouca luz, fazendo com que seja impossível imageá-lo mesmo com os maiores telescópios da Terra.

Agora, os astrônomos obtiveram a primeira imagem direta de uma porção da teia cósmica explorando o fato de que um objeto super luminoso conhecido como um quasar age como uma lanterna cósmica.

Os quasares constituem uma breve fase no ciclo de vida galáctico.

Alimentado pela matéria que cai no buraco negro supermassivo do centro da galáxia, eles brilham como um dos objetos mais luminosos do Universo.

Pelo fato das galáxias que abrigam os quasares residirem nos densos nós da teia, o quasar pode iluminar a teia cósmica próxima, revelando sua estrutura.

Sob o intenso brilho da lanterna do quasar, o gás emite luz por meio do mesmo mecanismo que funciona numa lâmpada fluorescente, denominado assim pois ela está sendo constantemente bombardeada com energia.

No caso das lâmpadas, essa energia é fornecida por uma corrente elétrica, enquanto que na teia cósmica, a fluorescência é alimentada pela energia de radiação do quasar.

“A luz do quasar é como um facho de luz de uma lanterna, e nesse caso, nós tivemos sorte da lanterna estar apontada para a teia cósmica, fazendo com que parte do gás brilhasse”, disse Sebastiano Cantalupo da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

Usando o Telescópio Keck 1 de 10 metros de diâmetro no Observatório W. M. Keck, no Havaí, os pesquisadores foram capazes de capturar uma imagem da fluorescência brilhando na teia cósmica com a ajuda de um filtro feito sob encomenda.

A luz fluorescente que chega até nós da porção da rede cósmica tem uma cor característica – e somente essa cor é transmitida pelo filtro.

As simulações de computador sugerem que a matéria do Universo é distribuído em uma “teia cósmica” de filamentos, como visto na imagem acima, a partir de uma simulação em grande escala da matéria escura. A inserção é uma imagem de alta resolução com zoom-in de uma pequena parte da teia cósmica, 10 milhões de anos-luz de diâmetro, a partir de uma simulação que inclui gás, bem como a matéria escura. A intensa radiação de um quasar pode, como uma lanterna, iluminar parte da teia cósmica circundante (em destaque na imagem) e fazer um filamento de brilho do gás, como foi observado no caso do Quasar UM 287. Créditos pela imagem: S. Cantalupo (UCSC); Joel Primack (UCSC); Anatoly Klypin (NMSU).

O gás hidrogênio no espaço intergaláctico tem sido indiretamente estudado por décadas, usando uma técnica diferente e muito mais restrita que pesquisa a teia cósmica ao longo de uma linha simples – a linha que une um quasar distante com o observador na Terra.

Mas esse método nunca revelaria a estrutura espacial da teia cósmica.

“Essa é a primeira vez que somos capazes de capturar uma imagem da teia cósmica, demonstrando sua estrutura filamentar”, disse Fabrizio Arrigoni Battaia, do Max Planck Institute for Astronomy em Heidelberg, na Alemanha.

A região da teia cósmica visível na imagem principal mede aproximadamente 2 milhões de anos-luz de diâmetro.

Essas observações podem ser usadas para testar os modelos rodados nos supercomputadores que simulam a formação da estrutura cósmica desde o Big Bang até os dias de hoje.

Na verdade, a nova descoberta fornece evidências dos elementos chaves que podem ter se perdido nas simulações atuais: A quantidade de gás frio inferido dessa imagem da teia cósmica parece ser substancialmente maior do que o previsto.

“Se você quer saber como as galáxias se formaram, você precisa em primeiro lugar entender como ela é alimentada, isso é o que vem da teia cósmica”, disse Joseph Hennawi, do Max Planck Institute for Astronomy.

“Essas novas observações desafiam o nosso entendimento, já que elas sugerem uma grande quantidade de gás contido em pequenos aglomerados densos, que não está atualmente presente nos modelos”.

“Resolvendo essa tensão claramente nos ensinará algo muito importante”.

Fonte (em inglês): Astronomy Magazine
Via: CiencTec