Arco Gigante: megaestrutura a 9,2 bilhões de anos-luz desafia o modelo padrão

O Universo é imenso e abriga estruturas igualmente gigantescas - não apenas galáxias, mas também aglomerados de galáxias e a teia cósmica que as interliga.

Pesquisadores acabam de identificar o que parece ser uma dessas megaestruturas, com potencial para mexer com a forma como entendemos a evolução do Universo. Trata-se de um arco de galáxias quase simétrico, localizado a 9,2 bilhões de anos-luz, e que se estende por 3,3 bilhões de anos-luz - o que o coloca entre as maiores estruturas já reconhecidas.

Os astrônomos passaram a chamá-lo de Arco Gigante e, caso seja confirmado, ele se somará a uma lista cada vez maior de estruturas desse porte. E essa contagem crescente coloca os cosmologistas diante de um problema incômodo.

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

"Segundo os cosmologistas, o limite teórico atual é calculado em 1,2 bilhão de anos-luz, o que torna o Arco Gigante quase três vezes maior. Será que o modelo padrão da cosmologia consegue explicar essas estruturas enormes no Universo como simples coincidências raras, ou há algo além disso?"

O Arco Gigante e o que foi observado

A descoberta descreve um conjunto de galáxias que, ao serem vistas em conjunto, formam um arco quase simétrico. A distância estimada é de 9,2 bilhões de anos-luz, enquanto o tamanho transversal, de 3,3 bilhões de anos-luz, o coloca em um patamar extraordinário entre as estruturas cósmicas mapeadas até hoje.

A relevância não está apenas no tamanho, mas no fato de que ele se encaixa em uma tendência: outras estruturas muito extensas continuam surgindo em diferentes levantamentos e análises, dificultando tratar cada caso como uma exceção estatística isolada.

Por que isso pressiona o Princípio Cosmológico e o modelo padrão

O modelo padrão da cosmologia se apoia no chamado Princípio Cosmológico. Em termos gerais, ele propõe que, quando observamos escalas grandes o suficiente, o Universo é homogêneo - isto é, relativamente "liso" - em todas as direções. Em outras palavras, uma região do Universo deveria se parecer, em linhas gerais, com qualquer outra, sem "degraus" ou irregularidades muito marcantes.

Estruturas em grande escala acima de cerca de 1,2 bilhão de anos-luz seriam justamente o tipo de irregularidade que contraria essa ideia de homogeneidade. Encontrar uma ou duas poderia ser encarado como um alinhamento fortuito, mas o ponto é que elas seguem aparecendo nos dados.

Há, por exemplo, a Sloan Great Wall, com cerca de 1,5 bilhão de anos-luz de extensão. No ano passado, foi anunciado um achado semelhante, a South Pole Wall, com aproximadamente 1,37 bilhão de anos-luz. O grupo de galáxias Clowes-Campusano LQG chega a 2 bilhões de anos-luz, e o Huge Large Quasar Group alcança 4 bilhões. A maior delas, a Hercules-Corona Borealis Great Wall, pode se estender por até 10 bilhões de anos-luz.

Nesse contexto, o Arco Gigante entra como mais um exemplo potencialmente difícil de acomodar dentro do limite teórico citado.

Como o Arco Gigante foi detectado no Sloan Digital Sky Survey

O Arco Gigante foi identificado em informações do Sloan Digital Sky Survey. Lopez e colegas analisaram a luz de galáxias quasares - as mais brilhantes do Universo, cuja luminosidade é alimentada pelos buracos negros supermassivos extremamente ativos em seus centros.

À medida que a luz dessas galáxias atravessa o gás presente no espaço intergaláctico, parte de seus comprimentos de onda é absorvida. Esse processo gera linhas de absorção no espectro, e essas marcas podem servir para mapear como a matéria está distribuída no Universo. Ao aplicar essa técnica, os pesquisadores perceberam que as galáxias associadas ao Arco Gigante pareciam concentrar-se, formando um agrupamento.

Uma análise mais aprofundada indica que o sinal quase confirma essa interpretação. O resultado apresentado pela equipe tem nível de confiança de 99,9997%, equivalente a 4,5 sigma. Ainda não chega ao patamar de 5 sigma, considerado o "padrão-ouro" de significância; portanto, permanece a chance de ser apenas um arranjo aleatório. Mesmo assim, o achado chama atenção.

O que pode mudar e quais são os próximos passos

Se estruturas tão extensas continuarem a ser reconhecidas, isso pode obrigar a uma reavaliação cuidadosa do Princípio Cosmológico.

"O céu noturno, quando visto 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 de 'suficientemente grande'. A pergunta-chave é: o que consideramos 'suficientemente grande'?"

Agora, o grupo pretende examinar outros conjuntos de dados em busca do nível de confiança de 5 sigma. Considerando também a predominância de detecções de outras estruturas gigantes, cresce a impressão de que os cosmologistas terão um volume significativo de trabalho pela frente.

A pesquisa foi apresentada na 238ª reunião da American Astronomical Society.