Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Oxford identificou uma das maiores estruturas rotativas já observadas. O objeto é uma cadeia muito fina de galáxias inseridas em um vasto fio cósmico localizado a aproximadamente 140 milhões de anos-luz da Terra. Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e podem fornecer pistas importantes sobre como as galáxias se formaram no início do Universo.
Os filamentos cósmicos são as maiores estruturas conhecidas no universo. São vastos filamentos como redes de galáxias e matéria escura que formam a estrutura da teia cósmica. Esses filamentos também atuam como caminhos que canalizam matéria e momento angular para a galáxia. Filamentos próximos, onde muitas galáxias giram na mesma direção e onde toda a estrutura parece girar, são particularmente importantes para estudar como as galáxias adquirem spin e gás. Eles também oferecem uma maneira de testar ideias sobre como a rotação ocorre a dezenas de milhões de anos-luz de distância.
Uma fina linha de galáxias ricas em gás
Neste estudo, os investigadores identificaram 14 galáxias próximas, ricas em hidrogénio, dispostas numa linha estreita e alongada com cerca de 5,5 milhões de anos-luz de comprimento e aproximadamente 117.000 anos-luz de diâmetro. Esta fina estrutura reside num filamento cósmico muito maior que se estende por cerca de 50 milhões de anos-luz e contém mais de 280 galáxias adicionais. Muitas galáxias no filamento fino parecem girar na mesma direção que o próprio filamento, muito mais frequentemente do que seria esperado se as suas orientações fossem aleatórias. Esta descoberta desafia os modelos existentes e sugere que estruturas cósmicas de grande escala podem moldar a rotação da galáxia com mais força ou durante períodos 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 modelo mostra que todo o filamento gira como uma estrutura única. Utilizando um modelo da dinâmica do filamento, os investigadores estimaram uma velocidade de rotação de cerca de 110 km/s e calcularam que a densa região central do filamento tem um raio de cerca de 50 quiloparsecs (cerca de 163.000 anos-luz).
Galáxias como xícaras de chá em um ataque giratório
A autora principal, Lyla Jung (Departamento de Física da Universidade de Oxford), explicou porque é que esta descoberta se destaca: “O que torna esta estrutura excepcional não é apenas o seu tamanho, mas a combinação do alinhamento da rotação e do movimento rotacional. Pode compará-la com o passeio de uma chávena de chá num parque temático. Cada galáxia é como uma chávena de chá giratória, mas toda a plataforma – o fio cósmico – também está a girar. Este movimento duplo dá-nos uma visão rara de como as galáxias obtêm a sua rotação a partir das grandes estruturas em que residem.”
O fio parece relativamente jovem e pouco perturbado. A sua abundância de galáxias ricas em gás e o seu baixo movimento interno, descrito como um estado denominado “dinamicamente frio”, sugerem que ainda se encontra numa fase inicial de desenvolvimento. Dado que o hidrogénio é um ingrediente chave na formação de novas estrelas, as galáxias com grandes reservas de hidrogénio estão ativamente a recolher ou a abrigar o combustível necessário para a formação de estrelas. O estudo destes sistemas oferece informações valiosas sobre as fases iniciais ou contínuas da evolução das galáxias.
Rastreando fluxos de gás através da rede espacial
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 afetado pelo movimento, o que o torna particularmente útil para detectar como o gás flui através dos filamentos das galáxias. Estas observações ajudam os cientistas a compreender como o momento angular se move 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 auto-alinhamento de galáxias, o que pode interferir nas medições em futuras pesquisas com lentes fracas. Estas incluem missões como a nave espacial Euclid da Agência Espacial Europeia e observações do Observatório Vera S. Rubin no Chile.
A co-autora principal, Dra. Madalina Tudarash (Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge/Departamento de Física da Universidade de Oxford), disse:”Este fio é um registo fóssil de correntes cósmicas. Ajuda-nos a compreender como as galáxias adquirem rotação e crescem ao longo do tempo.”
Uma combinação de telescópios e pesquisas poderosos
A equipa de investigação utilizou dados do radiotelescópio MeerKAT da África do Sul, um dos radioobservatórios mais poderosos do mundo, composto por 64 antenas interligadas. O filamento giratório foi identificado por um levantamento do céu profundo conhecido como MIGHTEE, liderado pelo Professor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física da 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 rotação galáctica coordenada e rotação em grande escala.
O Professor Jarvis disse: “Isto realmente demonstra o poder de combinar dados de diferentes observatórios para obter uma melhor compreensão de como grandes estruturas e galáxias se formam no Universo. Tais estudos só podem ser realizados por grandes grupos com diferentes conjuntos de habilidades, e neste caso foi realmente possível ganhar o ERC Advanced Grant/UKIR Frontiers Research Grant, que financiou os co-autores principais.”
O estudo também envolveu 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.
