Estudo descobre teia cósmica que conecta o universo e molda matéria escura

Estudo descobre teia cósmica que conecta o universo e molda matéria escura

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O estudo publicado em março de 2022 mostra que as galáxias mais próximas dos “nós” na teia cósmica têm características diferentes das mais distantes

Ainda há muito o que se descobrir sobre o vasto universo além do planeta terra. Mas o que se sabe até então, é que o cosmo está conectado por uma teia cósmica composta por imensos fios de matéria escura e gás que se estendem por milhões de anos-luz e acabam se cruzando, formando “nós” de aglomerados de galáxias. Um pouco confuso de entender, não? Mas o mais importante aqui é que essa rede pode moldar a distribuição e até mesmo a evolução das galáxias de modo significativo, fato que os cientistas estão cada vez mais perto de desvendar graças às tecnologias avançadas.

A rede que conecta o universo pode moldar a matéria escura
A rede que conecta o universo pode moldar a matéria escura (Imagem: DepositPhotos)

O pesquisador e estudante de pós-graduação de astronomia da Universidade de Edimburgo, Callum Donnan, junto de sua equipe de pesquisa, identificou um padrão fundamental em relação à composição química das galáxias e como suas posições na rede podem afetar a velocidade da produção de matéria escura. 

Ao utilizarem como metodologia a observação real com simulações feitas pela inteligência artificial, o grupo descobriu que as galáxias mais próximas dos “nós” na teia demonstram ter mais enriquecimento químico do que as mais afastadas. Essa descoberta está no estudo publicado no site Nature Astronomy e explora uma das diversas dinâmicas misteriosas que regem o universo. 

O que é teia cósmica?

Primeiras imagens da teia cósmica
Primeiras imagens da teia cósmica (Imagem: Roland Bacon/David Mary/ESO/Nasa)

O termo foi cunhado pelo astrofísico Richard Bond, em 1996, na Universidade de Toronto, para descrever uma estrutura de aglomerados entrelaçados e filamentos formados de forma natural, principalmente por matéria escura misturada com gás. É também o espaço em que as galáxias são formadas. 

O que é matéria escura?

A matéria escura ainda é um elemento misterioso para os cientistas
A matéria escura ainda é um elemento misterioso para os cientistas (Imagem: DepositPhotos)

A matéria escura é um elemento misterioso não luminoso que compõe grande parte do universo — sabemos que existe, mas nunca foi visto. Ainda que os astrônomos estejam pesquisando sua relação com efeitos gravitacionais por décadas a fio, sua natureza é uma incógnita a ser desvendada. 

Aliás,  por não ser vista, a existência da matéria escura foi deduzida porque, sem ela, provavelmente as estrelas, planetas, galáxias e a própria rede cósmica não fariam sentido e nem funcionariam como funcionam.

A matéria escura é completamente invisível. Não emite luz ou energia e, portanto, não pode ser detectada por sensores e detectores convencionais. Segundo os cientistas, a resposta pode estar em sua composição. 

Estudos sobre enriquecimento químico em galáxias

Em entrevista à Vice, Donnan comenta que já vem sendo debatida a teoria de que existe uma ligação entre como as galáxias evoluem e como suas posições na rede cósmica podem estar relacionadas a isso. 

A obtenção de evidências observacionais, no entanto, têm sido difíceis devido à necessidade de pesquisas espectroscópicas densas cobrindo grande parte do céu. Os resultados a partir disso surgiram recentemente, mas o fato de como as propriedades do gás se interligam com a teia ainda não foi explorado em muito detalhe antes.

Para chegar nessa questão, o pesquisador, junto de sua equipe, estudou a fundo galáxias encontradas a cerca de um bilhão de anos-luz de distância da Via-Láctea. Elas foram observadas pelo Sloan Digital Sky Survey (SDSS) — um dos maiores, mais detalhados e mais citados equipamentos astronômicos que já existiram — no Novo México, Estados Unidos, local que cobre uma grande área no céu. Foram estudadas as composições elementares dos gases nos espaços interestelares nas galáxias por meio de uma propriedade conhecida como metalicidade da fase gasosa.

O sloan digital sky survey (sdss) é um dos equipamentos mais importantes para o estudo astronômico
O Sloan Digital Sky Survey (SDSS) é um dos equipamentos mais importantes para o estudo astronômico (Imagem: SDSS)

Como mencionado ali em cima, as galáxias mais próximas dos “nós” na rede cósmica demonstram ter mais enriquecimento químico. Os resultados da pesquisa realizada mostraram que tal desenvolvimento elementar faz com que tais galáxias sejam mais ricas em metais — aqui, o “metal” segue a lógica da astronomia, que considera esse termo todo elemento que não é hidrogênio ou hélio.

Com o auxílio da tecnologia sofisticada da plataforma IllustrisTNG, os pesquisadores também puderam analisar melhor a composição dos filamentos da teia e os fios que se estendem pelo universo, unindo os nós. Outra descoberta importante, também relacionada à posição das galáxias na rede cósmica, é que dependendo de onde esteja, seu conteúdo químico pode ser alterado mesmo com fatores como a densidade sendo considerados.

Com isso, vem o questionamento do porquê das galáxias mais próximas dos nós serem enriquecidas com mais metais em comparação àquelas dispersas ao longo dos fios ou até mesmo nos vazios dentro da teia. Para responder, Donnan e a equipe consideraram duas probabilidades: a absorção de gás por fora das galáxias e a evolução de estrelas e matéria escura dentro delas. 

As galáxias, em geral, absorvem gases espalhados pelo espaço intergaláctico e se “alimentam” deles. Mas as que estão localizadas longe dos nós consomem bem mais desses elementos químicos do que as próximas. É importante ressaltar que o gás intergaláctico é pobre em metais, por isso ele dilui o gás com enriquecimento químico de galáxias distantes, resultando na diminuição do processo da metalicidade da fase gasosa. Por outro lado, as galáxias mais próximas aos nós não consomem tanto gás intergaláctico com menos metal — isso ajuda elas a se manterem com a concentração maior de metais mais pesados. 

Galáxias, em geral, absorvem gases espalhados pelo espaço intergaláctico e são nutridas dessa forma
Galáxias, em geral, absorvem gases espalhados pelo espaço intergaláctico e são nutridas dessa forma (Imagem: DepositPhotos)

Além disso, as galáxias mais próximas de nós aparentam ter se desenvolvido primeiro que as que estão localizadas em posições mais distantes. Esse aspecto as coloca em vantagem em relação ao nascimento de novas estrelas e na coleta de matéria escura – substância misteriosa espalhada por todo o universo. 

Donnan explica a lógica encontrada com a análise: “[…] isso mostra uma ligação entre o avanço da estrutura da matéria escura no universo e a metalicidade do gás por meio do aumento da formação inicial de estrelas”.

O estudo da astronomia, especificamente o papel da matéria escura no universo e sua conexão com galáxias e a rede cósmica é algo muito complexo para ser explorado, associado e compreendido. O pesquisador e sua equipe consideram essa descoberta como o primeiro passo importante para o encontro de respostas e endossam que as tecnologias que estão sendo desenvolvidas serão ferramentas cruciais para desvendar muitos mistérios. Um exemplo citado é o essencial O Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI) que criou o mapa 3D mais elaborado do universo divulgado até então e tem potencial para explorar ligações ocultas entre estruturas cósmicas e o enriquecimento químico das galáxias. 

Desi e a matéria escura
DESI (Imagem: US Department of Energy)

Com o Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI), teremos espectros para acessar mais informações sobre galáxias e isso nos permitirá levar essa questão adiante e começar a realmente desvendar as maneiras pelas quais a teia influencia a evolução das galáxias”, aponta Donnan. “DESI também nos permitirá ver esse efeito em evoluções passadas e, portanto, poderemos ver como o papel da teia cósmica na evolução das galáxias muda ao longo do tempo”, completa.

O próximo objetivo de Donnan e sua equipe é tentar chegar em um panorama completo da evolução das galáxias e, para isso, é importante exaltar o papel central da teia no cosmo. 

Veja também:

Quantos e quais são os satélites em órbita?

Onde começa o espaço sideral e como ele é definido?

Fontes: Vice, Nature Astronomy, Science e Space

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