O universo é permeado por uma vasta rede invisível, seus tentáculos tecendo através do espaço. Mas, apesar de organizar o assunto que vemos no espaço, essa teia sombria é invisível. Isso porque é composto de matéria escura, que exerce uma força gravitacional, mas não emite luz.
Ou seja, a web estava invisível até agora. Pela primeira vez, os pesquisadores iluminaram alguns dos cantos mais sombrios do universo.
Tecendo a web
Há muito tempo, o universo era mais quente, menor e mais denso do que é agora. Também era, em média, muito mais chato. Não houve muita variação na densidade de um lugar para outro. Claro, o espaço era muito mais limitado no geral, mas no universo jovem, não importa para onde você fosse, as coisas eram praticamente as mesmas.
Mas havia pequenas diferenças aleatórias na densidade. Essas pepitas tinham um pouco mais de força gravitacional do que a vizinhança ao redor, e a matéria tendia a fluir para elas. Crescendo dessa maneira, eles desenvolveram uma influência gravitacional ainda mais forte, atraindo mais matéria, fazendo com que eles fossem maiores e assim por diante por bilhões de anos. Simultaneamente, quando as pepitas cresceram, os espaços entre eles se esvaziaram.
Ao longo do tempo cósmico, os ricos ficaram mais ricos e os pobres mais pobres.
Eventualmente, as densas manchas cresceram para se tornar as primeiras estrelas, galáxias e aglomerados, enquanto os espaços entre elas se tornaram os grandes vazios cósmicos.
Agora, 13,8 bilhões de anos neste enorme projeto de construção, o trabalho ainda não está concluído. A matéria ainda está saindo dos vazios, juntando-se a grupos de galáxias que estão fluindo em densos e ricos aglomerados. O que temos hoje é uma vasta e complexa rede de filamentos da matéria: a teia cósmica.
Uma luz no escuro
A grande maioria da matéria em nosso universo é escura; não interage com a luz ou com qualquer matéria "normal" que vemos como estrelas, nuvens de gás e outras coisas interessantes. Como resultado, grande parte da teia cósmica é completamente invisível para nós. Felizmente, onde a matéria escura se acumula, ela também se arrasta por alguma matéria comum para se divertir.
Nos bolsos mais densos do nosso universo, onde os sussurros gravitacionais da matéria escura influenciaram a matéria regular suficiente para se fundir, vemos a luz: a matéria regular se converteu em estrelas.
Como um farol em uma praia negra e distante, as estrelas e galáxias nos dizem onde está a matéria escura oculta, dando-nos um esboço fantasmagórico da verdadeira estrutura da teia cósmica.
Com essa visão tendenciosa, podemos ver facilmente os clusters. Eles saem como cidades gigantes vistas de um vôo de olhos vermelhos. Sabemos com certeza que há uma quantidade enorme de matéria escura nessas estruturas, já que você precisa de muito esforço gravitacional para reunir tantas galáxias.
E no extremo oposto do espectro, podemos identificar facilmente os vazios; eles são os lugares onde toda a questão não é. Como não existem galáxias para iluminar esses espaços, sabemos que elas são, em geral, realmente vazias.
Mas a grandeza da teia cósmica está nas delicadas linhas dos próprios filamentos. Estendendo-se por milhões de anos-luz, esses finos tentáculos de galáxias agem como grandes rodovias cósmicas atravessando vazios negros, conectando aglomerados urbanos brilhantes.
Através de uma lente fraca
Esses filamentos na web cósmica são a parte mais difícil da web para estudar. Eles têm algumas galáxias, mas não muito. E eles têm todos os tipos de comprimentos e orientações; em comparação, os aglomerados e os vazios são uma brincadeira de criança geométrica. Portanto, embora soubéssemos da existência de filamentos, por meio de simulações em computador, durante décadas, tivemos dificuldades para realmente vê-los.
Recentemente, porém, uma equipe de astrônomos fez um grande avanço no mapeamento de nossa web cósmica, publicando seus resultados em 29 de janeiro no banco de dados arXiv. Veja como eles foram aos negócios:
Primeiro, eles tiraram um catálogo das chamadas galáxias vermelhas luminosas (LRGs) da pesquisa Espectroscópica Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Os LRGs são bestas enormes de galáxias, e tendem a se sentar no centro de densas bolhas de matéria escura. E se os LRGs estiverem nas regiões mais densas, as linhas que os conectam devem ser feitas dos filamentos mais delicados.
Mas olhar para o espaço entre dois LRGs não será produtivo; não há muita coisa lá. Então, a equipe pegou milhares de pares de LRGs, realinhou-os e empilhou-os uns sobre os outros para criar uma imagem composta.
Usando essa imagem empilhada, os cientistas contaram todas as galáxias que podiam ver, somando sua contribuição total da luz. Isso permitiu que os pesquisadores medissem quanta matéria normal compunha os filamentos entre os LRGs. Em seguida, os pesquisadores examinaram as galáxias por trás dos filamentos e, especificamente, suas formas.
À medida que a luz daquelas galáxias de fundo perfurava os filamentos intermediários, a gravidade da matéria escura nesses filamentos cutucava suavemente a luz, deslocando levemente as imagens dessas galáxias. Ao medir a quantidade de troca (chamada "cisalhamento" pelos cientistas), a equipe conseguiu estimar a quantidade de matéria escura nos filamentos.
Essa medida foi alinhada com previsões teóricas (outro ponto para a existência de matéria escura). Os cientistas também confirmaram que os filamentos não eram totalmente escuros. Para cada 351 sóis de massa nos filamentos, havia 1 sóis de saída de luz.
É um mapa grosseiro dos filamentos, mas é o primeiro, e mostra definitivamente que, embora nossa teia cósmica seja quase toda escura, não é completamente preta.
Paul M. Sutter é astrofísico do SUNY Stony Brook e do Flatiron Institute, apresentador do Ask a Spaceman e da Space Space e autor de Your Place in the Universe.
