Imagine um gigantesco quebra-cabeça cósmico, onde as peças são filamentos de gás conectando galáxias ativas em formação. Essa é a imagem que uma equipe internacional de pesquisadores conseguiu capturar, revelando um filamento cósmico em alta definição, datado de quando o universo tinha cerca de 2 bilhões de anos. Não é qualquer dia que se consegue uma foto de família cósmica assim!

Desvendando a teia cósmica

A base da cosmologia moderna é a existência da matéria escura, que compõe aproximadamente 85% de toda a matéria do universo. Sob a influência da gravidade, essa matéria se organiza em uma complexa teia cósmica de filamentos, onde as mais brilhantes galáxias se formam. Esses filamentos são o alicerce onde todas as estruturas visíveis do universo são erigidas. Dentro deles, o gás flui, alimentando a formação de estrelas nas galáxias. Observar diretamente esse suprimento de combustível poderia avançar nosso entendimento sobre a formação e evolução das galáxias.

Contudo, estudar o gás no interior dessa teia cósmica é um desafio monumental. O gás intergaláctico é detectado principalmente de forma indireta, através da absorção de luz de fontes brilhantes ao fundo. Até o elemento mais abundante, o hidrogênio, emite apenas um brilho tênue, tornando praticamente impossível para instrumentos da geração anterior observarem diretamente esse gás.

Uma nova pesquisa, liderada por cientistas da Universidade de Milano-Bicocca e do Instituto Max Planck para Astrofísica (MPA), obteve uma imagem sem precedentes de um filamento cósmico usando o MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), um espectrógrafo inovador instalado no Very Large Telescope, no Observatório Europeu do Sul, no Chile.

Mesmo com as capacidades avançadas deste instrumento sofisticado, o grupo de pesquisa teve que realizar uma das campanhas de observação mais ambiciosas já feitas com o MUSE, adquirindo dados ao longo de centenas de horas para detectar o filamento com alta significância.

A imagem mais nítida de um filamento cósmico

O estudo, liderado por Davide Tornotti, doutorando na Universidade de Milano-Bicocca, utilizou esses dados ultra-sensíveis para produzir a imagem mais nítida já obtida de um filamento cósmico que se estende por 3 milhões de anos-luz, conectando duas galáxias, cada uma hospedando um buraco negro supermassivo ativo.

A descoberta, recentemente publicada na Nature Astronomy, abre novas avenidas para restringir diretamente as propriedades do gás dentro dos filamentos intergalácticos e refinar nossa compreensão sobre a formação e evolução das galáxias.

Tornotti explica que, ao capturar a luz tênue emitida por este filamento, que viajou por pouco menos de 12 bilhões de anos para alcançar a Terra, foi possível caracterizar precisamente sua forma. Pela primeira vez, eles puderam traçar a fronteira entre o gás que reside nas galáxias e o material contido na teia cósmica através de medições diretas.

Os pesquisadores aproveitaram simulações de supercomputadores do universo realizadas no MPA para calcular previsões da emissão filamentar esperada, dado o modelo cosmológico atual. Quando comparada à nova imagem de alta definição da teia cósmica, encontrou-se uma concordância substancial entre a teoria atual e as observações, Tornotti acrescenta.

Essa descoberta e o encorajador acordo com as simulações de supercomputadores são fundamentais para entender o ambiente gasoso tênue ao redor das galáxias e abrem novas possibilidades para determinar o suprimento de combustível das galáxias.

Fabrizio Arrigoni Battaia, cientista do MPA envolvido no estudo, conclui que estão entusiasmados com esta observação direta e em alta definição de um filamento cósmico. Mas, como dizem na Baviera: “Eine ist keine”—um não conta. Por isso, eles estão reunindo mais dados para desvendar mais dessas estruturas, com o objetivo final de ter uma visão abrangente de como o gás é distribuído e flui na teia cósmica.

Mais informações podem ser encontradas no estudo de Davide Tornotti e colaboradores, publicado na Nature Astronomy (2025).

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