Astrônomos descobrem o proto-superaglomerado de galáxias mais distante já visto

Astrônomos identificaram o proto-superaglomerado de galáxias mais distante já visto, formado há mais de 11 bilhões de anos. A estrutura deve se tornar mais massiva que o maior aglomerado de galáxias conhecido no Universo próximo.

A descoberta foi feita por uma equipe internacional liderada por Vandana Ramakrishnan, na época pós-graduanda da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, e publicada na revista científica The Astrophysical Journal.

O estudo usou dados do levantamento ODIN (One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands), obtidos pela câmera DECam, fabricada pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e montada no Telescópio Blanco de 4 metros do Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile.

A equipe catalogou 150 protoaglomerados de galáxias formados quando o Universo tinha entre 1 e 3 bilhões de anos, e escolheu dois deles, batizados de COSMOS-z3.1-A e COSMOS-z3.1-C, para uma investigação mais detalhada.

O que é um protoaglomerado de galáxias

Aglomerados de galáxias são as maiores estruturas do Universo unidas pela gravidade. Eles reúnem centenas ou milhares de galáxias ao longo de milhões de anos-luz, mantidas coesas por grandes concentrações de matéria escura.

Antes de se tornarem aglomerados maduros, essas estruturas passam por uma fase chamada protoaglomerado, ou seja, um conjunto de galáxias ainda em processo de fusão, sem formato estável. Estudar protoaglomerados distantes ajuda a entender como os aglomerados atuais se formaram.

Como a equipe mapeou a estrutura em três dimensões

O levantamento ODIN fornecia apenas as coordenadas bidimensionais das galáxias no céu. Para saber como elas realmente se distribuíam no espaço, Ramakrishnan reuniu outras duas pós-graduandas, Byeongha Moon, do Instituto de Astronomia e Ciência Espacial da Coreia, e Nicole Firestone, da Universidade Rutgers, nos EUA, para liderar observações com espectrógrafos.

A maior parte dos dados veio do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI). O equipamento fica no Telescópio Nicholas U. Mayall, de 4 metros, no Observatório Nacional de Kitt Peak, nos Estados Unidos. Dados complementares vieram do telescópio Gemini Sul, no Chile, e do telescópio Keck II, no Havaí.

Veja a animação 3D do proto-superaglomerado galáctico mais distante.

A estrutura mais rara já registrada

A análise revelou que o COSMOS-z3.1-A é ainda mais raro do que um protoaglomerado comum. Trata-se de um proto-superaglomerado, o embrião de um “aglomerado de aglomerados” de galáxias. Ele foi observado quando o Universo tinha apenas 2,1 bilhões de anos, o que o torna o proto-superaglomerado mais antigo e mais distante já encontrado, com massa equivalente a 5 mil vezes a da Via Láctea naquele momento.

“O COSMOS-z3.1-A representa as regiões mais extremas e mais densas do Universo”, disse Ramakrishnan. “Acreditamos que deve haver menos de um objeto como esse para cada 10 mil aglomerados de galáxias”, completou a pesquisadora, que liderou o estudo, em comunicado.

Mais massivo que os maiores aglomerados conhecidos

Somando os dez picos de densidade que compõem o COSMOS-z3.1-A, os pesquisadores estimam uma massa final equivalente a 15,5 na escala logarítmica de massas solares, o dobro da massa do aglomerado de Coma e cerca de 1,5 vez a massa do El Gordo, um conhecido aglomerado em fusão observado quando o Universo tinha 6,4 bilhões de anos. Já o COSMOS-z3.1-C, com quatro picos de densidade, deve alcançar massa 1,5 vez menor que a do primeiro.

O único outro proto-superaglomerado conhecido até hoje é o Hyperion, descoberto em 2018 por uma equipe liderada por O. Cucciati e observado numa fase mais recente do Universo, quando ele tinha cerca de 2,7 bilhões de anos.

As duas estruturas têm massa parecida, mas orientações diferentes em relação à Terra. O Hyperion se estende principalmente na direção da linha de visada, enquanto o COSMOS-z3.1-A se estende na direção transversal ao observador.

O que ainda falta confirmar

Dentro dos dois complexos, a equipe confirmou por espectroscopia entre 20% e 40% das galáxias candidatas identificadas nas imagens do ODIN. O restante da estrutura foi reconstruído por um método probabilístico, testado e validado com simulações cosmológicas antes de ser aplicado aos dados reais.

Algumas regiões de densidade mais baixa, que parecem conectar os picos entre si como filamentos da teia cósmica, ainda precisam de observações espectroscópicas adicionais para serem confirmadas como estruturas físicas reais e não apenas alinhamentos aparentes.

A equipe planeja usar o futuro Observatório Vera C. Rubin, que fará um mapeamento completo do céu do Hemisfério Sul a cada poucas noites, para localizar novas estruturas massivas como essas e complementar os dados já obtidos pelo ODIN.