Quasar distante ilumina um filamento da teia cósmica

Astrônomos descobriram um quasar distante que ilumina uma vasta teia de gás difuso, revelando pela primeira vez parte da rede de filamentos que podem estar conectando às galáxias num tipo de teia cósmica.   Os pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz – EUA, lideraram o estudo que foi publicado no dia 19 de janeiro na revista Nature.

Através do uso de Telescópio Keck I, de 10 metros de diâmetro, localizado no Observatório W. M. Keck, no Havaí, os pesquisadores detectaram uma nebulosa grande e luminosa de gás, se estendendo por aproximadamente 2 milhões de anos luz pelo espaço intergaláctico.

“Este é um objeto muito excepcional: ele é enorme, com pelo menos duas vezes o tamanho de qualquer nebulosa já detectada, e se estende bem além do ambiente galáctico do quasar“, disse o primeiro autor, Sebastiano Cantalupo, da UC em Santa Cruz.

O modelo cosmológico padrão da formação de estruturas no Universo prediz que as galáxias são incrustadas numa matéria de ‘teia’ cósmica, que é, pela maior parte (aproximadamente 84%) matéria escura invisível.  Esta teia é vista no resultado de simulações computacionais da evolução da estrutura no Universo, a qual mostra a distribuição da matéria escura em grandes escalas, inclusive os halos de matéria escura nos quais se formam as galáxias e a teia cósmica dos filamentos que as conectam.

A gravidade causa a matéria ordinária de seguir a distribuição da matéria escura, assim espera-se que os filamentos de gás ionizado e difuso tracem um padrão similar ao que é visto em simulações de matéria escura.

Até agora, porém, estes filamento nunca tinham sido vistos.  O gás intergaláctico tem sido detectado por sua absorção da luz de fontes brilhantes de fundo, mas esses resultados não revelam como o gás é distribuído.  No estudo, os pesquisadores detectaram o brilho fluorescente do gás hidrogênio resultante de sua iluminação pela radiação intensa do quasar.

“Este quasar está iluminando o gás difuso em escalas além de qualquer outra vista antes, nos dando a primeira gravura do gás estendido entre galáxias.  Ele fornece uma visão excelente da estrutura geral de nosso Universo“, disse o co-autor J. Xavier Prochaska, professor de astronomia e astrofísica da UC em Santa Cruz.

O hidrogênio iluminado pelo quasar emite luz ultravioleta conhecida como ‘radiação alfa Lyman’.  A distância até o quasar é tão grande (aproximadamente 10 bilhões de anos luz) que a luz emitida é ‘espichada’ pela expansão do Universo, desde um comprimento de onda ultravioleta invisível, até um tom visível de violeta pelo tempo que demora para alcançar o Telescópio Keck.  Através do conhecimento da distância até o quasar, os pesquisadores calcularam o comprimento de onda para a radiação alfa Lyman daquela distância, e construíram um filtro especial para o espectrômetro LRIS do telescópio, para obter a imagem naquele comprimento de onda.

“Estudamos outros quasares deste forma sem detectarmos tal gás estendido“, disse Cantalupo. “A luz do quasar é como um facho de lanterna, e neste caso tivemos sorte que a lanterna estava apontando em direção à nebulosa e mantendo o gás aceso.  Achamos que isto seja parte de um filamento que pode estar até mais estendido do que isto, mas somente vemos uma parte do filamento que está iluminado pelo emissão de luz do quasar.”

Um quasar é um tipo de núcleo galáctico ativo que emite radiação intensa, fomentada pelo super enorme buraco negro no centro da galáxia.  Em uma pesquisa anterior de quasares distantes, usando a mesma técnica para procurar por gás brilhante, Cantalupo e outros detectaram as assim chamada, ‘galáxias escuras’, que são os nós mais densos de gás na teia cósmica.  Presume-se que estas galáxias escuras, ou sejam muito pequenas, ou muito jovens para terem formado estrelas.

Os pesquisadores estimam que a quantidade de gás na nebulosa seja de pelo menos 10 vezes mais do que esperado dos resultados das simulações computacionais.

“Achamos que possa haver mais gás contido em pequenos pedaços densos dentro da teia cósmica do que é visto em nossos modelos.  Estas observações estão desafiando nossa compreensão do gás intergaláctico e nos dando um laboratório para testarmos e refinarmos os nossos modelos“, disse Cantalupo.

Além de Cantalupo e Prochaska, os coautores do estudo incluem Piero Madau, professor de astronomia e astrofísica da UC de Santa Cruz, e Fabrizio Arrigoni-Battaia e Joseph Hennawi do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha.

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Fonte: news.ucsc.edu

Colaboração: Murillo Paiva