Cientistas usando dados do SDSS compilaram o mais detalhado mapa tridimensional de galáxias já produzido.
Crédito: D. Hogg/M. Blanton/SDSS
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Gigantes estruturas com mais de mil milhões de anos-luz de comprimento foram reveladas por dois novos mapas da distribuição de galáxias no Universo. Os atlas actualizados dão ainda mais suporte à ideia de que o Universo é dominado pela matéria escura e pela energia escura.

Ambos os estudos usaram dados do SDSS (Sloan Digital Sky Survey) para recolher a cor e posição no céu de mais de um milhão de galáxias. Mas de modo a compreender a distribuição de galáxias em três dimensões, os cientistas também tiveram que saber a distância entre cada galáxia e a Terra.

Isto pode ser feito pela recolha de espectros de cada galáxia de modo a ver como a expansão do Universo estica a sua luz no caminho para a Terra, mas demora muito tempo e custa muito dinheiro.

Por isso as equipas que produziram os novos mapas saltaram este processo ao descobrir maneiras automáticas de atribuir distâncias às centenas de milhares de galáxias sem ter que recolher todos esses espectros. Observaram uma classe de galáxias brilhantes e muito antigas - chamadas galáxias vermelhas luminosas - que têm cores verdadeiras bem conhecidas. As distorções nas suas cores são por isso facilmente mensuráveis, o que significa que as suas distâncias à Terra podem ser obtidas.

Uma das equipas, liderada por Chris Blake da Universidade de British Columbia, Canadá, criou o maior mapa dos céus já produzido. Inclui mais de um milhão de galáxias e a mais longínqua situa-se a mais de cinco mil milhões de anos-luz da Terra.

O outro grupo, liderado por Nikhil Padmanabhan da Universidade de Princeton, EUA, observou 600,000 galáxias cobrindo uma região similar - cerca de um décimo do céu. Mas ambos os mapas finais contam com apenas 10,000 medições espectrais.

Imagem mostrando as localizações das diferentes classes de galáxias.
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A equipa de Padmanabhan usou as medições das galáxias vermelhas luminosas para calibrar a correlação entre a cor e distância da galáxia. Para produzir o "mapa de um milhão de galáxias", Adrian Collister e Ofer Lahav, da Universidade de Cambridge, Reino Unido, "treinaram" um algoritmo computacional para com 10,000 galáxias - e suas coordenadas, cores e distâncias medidas à Terra - calcularem as suas distâncias aproximadas entre outras galáxias com base nos dados do SDSS.

"Nós temos esta técnica que usa apenas as cores e posições das 10,000 galáxias e obtemos distâncias para mais de um milhão de objectos," diz Lahav, agora líder do grupo de Astrofísica da Universidade de College London.

Ambas as equipas foram capazes de identificar padrões matemáticos na distribuição de galáxias pelo Universo, indicando a presença de grandes estruturas. "Esta é uma das primeiras detecções de estruturas tão grandes," diz Padmanabhan. "O único outro lugar onde foram detectadas foi na radiação cósmica de fundo", o resplendor crepuscular do Big Bang.

Ele diz que ao comparar as estruturas no fundo, duma altura em que o Universo tinha apenas algumas centenas de milhares de anos de idade, com as do novo estudo, que datam dum período em que o Universo tinha cerca de 8 mil milhões de anos, os cientistas podem teorizar ideias acerca de como o Universo evoluiu.

Ambos os estudos confirmam que a distribuição e estrutura galáctica do Universo coincidem melhor com os modelos na qual a matéria normal constitui apenas uma pequena percentagem do Universo, com um quarto pertencendo à matéria escura e o resto à energia escura.

"Com estas novas medições, a imagem dum Universo dominado pela matéria e energia escuras tinha uma chance de estar errada," diz Uros Seljak, também de Princeton. "Mas pelo contrário, passou o novo teste na perfeição."

Ambos os grupos também detectaram nos seus mapas a impressão digital sobrevivente de ondas sonoras cósmicas, libertadas pouco tempo depois do Big Bang. Evidências destas ondas, que se pensa terem sido capturadas pelo denso nevoeiro de gás e fotões do Universo primordial, foram pela primeira vez anunciadas o ano passado.

"Nós podemos detectar a impressão que sobrevive destas ondas sonoras na distribuição das galáxias. São ecos de uma época bem espectacular do Universo que ocorreu menos de 300,000 anos depois do Big Bang, quando o Cosmos era tão quente e denso que os átomos de hidrogénio eram ionizados em protões e electrões," diz Blake.

Os cientistas descobriram que ondulações destes sons aumentam ligeiramente a probabilidade das galáxias se localizarem a 500 milhões de anos-luz entre si mais do que qualquer outra distância. Tal "régua" poderá ajudar os astrónomos a mapear a história da expansão do Universo e a estabelecer a precisão de medições de distâncias astronómicas.

Os novos estudos são os primeiros a detectar as ondas tão longe da Terra. "Medir esta 'régua padrão' em diferentes épocas é uma das melhores ferramentas que temos para estudar a energia escura, o componente da cosmologia moderna que compreendemos menos," diz David Schlegel, outro dos colaboradores na equipa de Padmanabhan.

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Royal Astronomical Society
SPACE.com
Parâmetros cosmológicos de um milhão de desvios espectrais de Galáxias Vermelhas Luminosas do SDSS (formato PDF)

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