Arco Gigante: estrutura de galáxias a 9.2 bilhões de anos-luz desafia a cosmologia

O Universo é imenso e abriga estruturas gigantescas. Além das próprias galáxias, existem aglomerados de galáxias e até a teia cósmica que parece conectá-las em grande escala.

O Arco Gigante: uma estrutura colossal de galáxias

Pesquisadores identificaram recentemente o que pode ser mais uma dessas megaconposições - e a descoberta pode ter impacto direto na forma como entendemos a evolução do Universo. Trata-se de um arco de galáxias quase simétrico, situado a 9.2 bilhões de anos-luz de distância e com cerca de 3.3 bilhões de anos-luz de extensão. Se confirmado, ele entra para a lista das maiores estruturas já reconhecidas.

Astrônomos passaram a chamá-lo de Arco Gigante e, caso a confirmação se sustente, ele se somará a um conjunto cada vez maior de estruturas colossais semelhantes. E esse aumento de “gigantes” está virando um problema difícil para a cosmologia.

"O número crescente de estruturas em grande escala acima do limite do que é considerado teoricamente viável está ficando mais difícil de ignorar", afirmou a astrônoma Alexia Lopez, da Universidade de Central Lancashire, no Reino Unido.

"Segundo os cosmólogos, o limite teórico atual é calculado em 1.2 bilhão de anos-luz, o que torna o Arco Gigante quase três vezes maior. O modelo padrão da cosmologia consegue explicar essas estruturas enormes no Universo apenas como raras coincidências, ou existe algo além disso?"

Modelo padrão, Princípio Cosmológico e o “limite” de 1.2 bilhão de anos-luz

O modelo padrão da cosmologia se apoia em uma ideia conhecida como Princípio Cosmológico. Em termos simples, ele propõe que, em escalas suficientemente grandes, o Universo é homogêneo - isto é, “liso” e parecido em todas as direções. Em outras palavras: uma região do Universo deveria ser, grosso modo, semelhante a qualquer outra, sem grandes irregularidades ou “solavancos”.

Estruturas em escala muito grande - acima de aproximadamente 1.2 bilhão de anos-luz - seriam justamente o tipo de “irregularidade” que não deveria aparecer com facilidade. Uma ou duas poderiam ser tratadas como alinhamentos fortuitos, mas o problema é que elas continuam surgindo com frequência nos dados.

Há exemplos importantes: a Grande Muralha Sloan, com cerca de 1.5 bilhão de anos-luz. No ano passado, foi anunciada a descoberta de uma estrutura parecida chamada Muralha do Polo Sul, com aproximadamente 1.37 bilhão de anos-luz. O agrupamento de galáxias Clowes–Campusano LQG tem 2 bilhões de anos-luz, enquanto o Enorme Grupo de Quasares chega a 4 bilhões. A maior de todas é a Grande Muralha Hércules–Corona Borealis, que possivelmente alcança até 10 bilhões de anos-luz.

Como o Arco Gigante foi encontrado nos dados

O Arco Gigante apareceu em dados do Levantamento Digital do Céu Sloan. Lopez e seus colegas analisaram a luz de galáxias com quasares - as mais luminosas do Universo, brilhando intensamente graças aos buracos negros supermassivos extremamente ativos em seus centros.

Quando a luz dessas galáxias atravessa o gás presente no espaço intergaláctico, parte dos comprimentos de onda é absorvida. As linhas de absorção espectral resultantes permitem mapear como a matéria está distribuída no Universo. Aplicando essa técnica, os pesquisadores perceberam que as galáxias associadas ao Arco Gigante pareciam estar agrupadas.

Uma análise mais aprofundada aponta para uma confirmação quase completa. Os resultados da equipe alcançam um nível de confiança de 99.9997 por cento, equivalente a 4.5 sigma - ainda abaixo do padrão-ouro de 5-sigma para significância. Isso significa que permanece a possibilidade de se tratar de um arranjo ao acaso; mesmo assim, o achado chama atenção.

O que muda se mais estruturas gigantes continuarem aparecendo

Se novas estruturas desse tamanho seguirem sendo identificadas, pode ser necessário reavaliar o próprio Princípio Cosmológico.

"O céu noturno, quando observado em uma escala suficientemente grande, deveria parecer o mesmo, independentemente da localização dos observadores ou das direções para as quais estejam olhando", disse Lopez.

"O Arco Gigante que estamos vendo certamente levanta mais perguntas do que respostas, pois pode ampliar a noção do que é 'suficientemente grande'. A questão-chave é: o que consideramos 'suficientemente grande'?"

A equipe pretende examinar outros conjuntos de dados, buscando alcançar o patamar de confiança de 5-sigma. Considerando também a quantidade de detecções de outras estruturas gigantes, cresce a impressão de que os cosmólogos ainda terão bastante trabalho pela frente.

A pesquisa foi apresentada no 238º encontro da Sociedade Astronômica Americana.