Filamentos cósmicos são as maiores estruturas conhecidas no Universo. Eles consistem em enormes redes em forma de fio de galáxias e matéria escura que criam a estrutura da teia cósmica. Esses filamentos também atuam como caminhos que canalizam matéria e momento angular para as galáxias. Filamentos próximos, onde muitas galáxias giram na mesma direção e onde toda a estrutura parece rotacionar, são especialmente valiosos para estudar como as galáxias adquiriram seu giro e gás. Eles também oferecem uma maneira de testar ideias sobre como a rotação se desenvolve ao longo de dezenas de milhões de anos-luz.

Uma Linha Fina de Galáxias Ricas em Gás

Neste estudo, os pesquisadores identificaram 14 galáxias próximas ricas em gás hidrogênio dispostas em uma linha fina e alongada, medindo cerca de 5,5 milhões de anos-luz de comprimento e aproximadamente 117.000 anos-luz de largura. Esta estrutura fina está dentro de um filamento cósmico muito maior que se estende por cerca de 50 milhões de anos-luz e contém mais de 280 galáxias adicionais. Muitas das galáxias na linha fina parecem estar rotacionando na mesma direção que o próprio filamento, muito mais frequentemente do que seria esperado se suas orientações fossem aleatórias. Essa descoberta desafia modelos existentes e sugere que estruturas cósmicas em larga escala podem moldar a rotação das galáxias de um modo mais forte ou por períodos mais longos do que se acreditava anteriormente.

A equipe também descobriu que as galáxias dos lados opostos da espinha central do filamento estão se movendo em direções opostas. Esse padrão indica que todo o filamento está rotacionando como uma única estrutura. Ao aplicar modelos de dinâmica de filamentos, os pesquisadores estimaram uma velocidade de rotação de aproximadamente 110 km/s e calcularam que a região central densa do filamento tem um raio de aproximadamente 50 kiloparsecs (cerca de 163.000 anos-luz).

Galáxias como Xícaras de Chá em um Brinquedo giratório

A coautora principal, Dra. Lyla Jung (Departamento de Física, Universidade de Oxford), explicou por que a descoberta se destaca: “O que torna essa estrutura excepcional não é apenas seu tamanho, mas a combinação de alinhamento de rotação e movimento rotacional. Pode-se comparar isso ao brinquedo das xícaras de chá em um parque de diversões. Cada galáxia é como uma xícara giratória, mas toda a plataforma – o filamento cósmico – também está rotacionando. Esse movimento duplo nos dá uma visão rara de como as galáxias ganham seu giro das estruturas maiores em que vivem.”

O filamento parece ser relativamente jovem e amplamente não perturbado. Sua abundância de galáxias ricas em gás e seu baixo movimento interno, descrito como um estado “dinamicamente frio”, sugere que ainda está em uma fase inicial de desenvolvimento. Como o hidrogênio é o ingrediente chave para a formação de novas estrelas, as galáxias com grandes reservas de hidrogênio estão ativamente coletando ou mantendo o combustível necessário para a formação estelar. Estudar esses sistemas oferece uma visão valiosa das fases iniciais ou em andamento da evolução das galáxias.

Rastreamento de Fluxos de Gás Através da Teia Cósmica

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 influenciado pelo movimento, tornando-o especialmente útil para revelar como o gás flui através dos filamentos e para dentro das galáxias. Essas observações ajudam os cientistas a entender como o momento angular se move através da teia cósmica e molda a estrutura das galáxias, sua rotação e formação estelar.

A descoberta também pode ajudar a refinar modelos de alinhamentos intrínsecos de galáxias, que podem interferir nas medições em próximas pesquisas de lente fraca. Essas incluem missões como a espaçonave Euclid da Agência Espacial Europeia e observações do Observatório Vera C. Rubin no Chile.

A coautora principal, Dra. Madalina Tudorache (Instituto de Astronomia, Universidade de Cambridge / Departamento de Física, Universidade de Oxford), disse: “Este filamento é um registro fóssil dos fluxos cósmicos. Ele nos ajuda a entender como as galáxias adquiriram seu giro e cresceram ao longo do tempo.”

Combinando Telescópios e Pesquisas Poderosas

A equipe de pesquisa usou dados do telescópio de rádio MeerKAT da África do Sul, um dos observatórios de rádio mais poderosos do mundo, composto por 64 antenas interconectadas. O filamento rotativo foi identificado através de uma pesquisa de céu profundo conhecida como MIGHTEE, liderada pelo Professor de Astrofísica Matt Jarvis (Departamento de Física, 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 tanto a rotação coordenada das galáxias quanto a rotação em larga escala.

O Professor Jarvis disse: “Isso realmente demonstra o poder de combinar dados de diferentes observatórios para obter maiores insights sobre como grandes estruturas e galáxias se formam no Universo. Estudos desse tipo só podem ser realizados por grandes grupos com diversas habilidades, e neste caso, foi realmente possível graças à conquista de um ERC Advanced Grant / UKIR Frontiers Research Grant, que financiou os co-autores.”

O estudo também incluiu pesquisadores da Universidade de Cambridge, Universidade da Cidade do Cabo, Universidade do Cabo Ocidental, Universidade de Rhodes, Observatório Sul-Africano de Astronomia de Rádio, Universidade de Hertfordshire, Universidade de Bristol, Universidade de Edimburgo e Universidade de Cape Town.