Concentração de Shapley: a bacia de atração maior que pode incluir Laniakea

Se a ideia é localizar o seu lugar no Universo com precisão, comece pelo seu “endereço cósmico”. Você mora na Terra → Sistema Solar → Galáxia Via Láctea → Aglomerado Local → Aglomerado de Virgem → Superaglomerado de Virgem → Laniakea.

Com a chegada de novos levantamentos profundos do céu, astrónomos passaram a suspeitar que todos esses “endereços” fazem parte de uma estrutura ainda maior na nossa “vizinhança”: a Concentração de Shapley.

Na astronomia, a Concentração de Shapley é descrita como uma “bacia de atração” - uma região com grande carga de massa que funciona como um atrator gravitacional. Ela reúne numerosos aglomerados e grupos de galáxias e representa a maior concentração de matéria do Universo local. A soma das galáxias e da matéria escura contribui com a influência gravitacional que dá forma a essa Concentração.

Existem várias bacias de atração no Universo, incluindo a própria Laniakea. Por isso, equipas de investigação vêm tentando mapeá-las com mais rigor, com o objetivo de construir uma cartografia mais fiel das maiores estruturas cósmicas.

Um dos grupos, liderado pelo astrónomo R. Brent Tully, da University of Hawai'i, mediu os movimentos de cerca de 56,000 galáxias para investigar essas bacias e como elas se distribuem no espaço.

"Nosso Universo é como uma teia gigante, com galáxias ao longo de filamentos e se agrupando em nós, onde as forças gravitacionais as puxam umas para as outras", disse Tully.

"Assim como a água escoa dentro de bacias hidrográficas, as galáxias escoam dentro de bacias cósmicas de atração. A descoberta dessas bacias maiores pode mudar de forma fundamental o nosso entendimento da estrutura cósmica."

Fluxos cósmicos e mapeamento de estruturas

A equipa de Tully chama-se CosmicFlows e dedica-se a estudar como galáxias distantes se movem pelo espaço. Os levantamentos baseados em desvio para o vermelho (redshift) feitos pelo grupo apontaram para uma possível revisão do tamanho e da escala da nossa bacia de atração galáctica local.

Já se sabe que vivemos em Laniakea, com cerca de 500 milhões de anos-luz de extensão. Ainda assim, os movimentos de outros aglomerados sugerem que existe um atrator mais amplo a orientar o escoamento desses aglomerados.

Os dados do CosmicFlows indicam que poderíamos integrar a Concentração de Shapley, que talvez tenha um volume 10 vezes maior do que Laniakea. Em termos de escala, ela teria cerca de metade do volume da maior estrutura conhecida no espaço, a Grande Muralha, uma sequência de galáxias que se estende por 1.4 bilhão de anos-luz.

A Concentração de Shapley foi observada pela primeira vez pelo astrónomo Harlow Shapley, na década de 1930, como uma “nuvem” na constelação do Centauro. Esse superaglomerado aparece aproximadamente na direção do movimento do Grupo Local de galáxias (onde estamos). Por esse motivo, cientistas especularam que ele poderia estar ligado ao movimento peculiar da nossa galáxia.

De forma curiosa, o Superaglomerado de Virgem (assim como o Grupo Local e a Via Láctea) parece deslocar-se em direção à Concentração de Shapley. Os levantamentos que Tully e outros investigadores estão a realizar devem confirmar esse movimento em direção ao que quer que esteja a atraí-los.

Investigando estruturas cada vez maiores no Universo

De onde surgem essas bacias de atração? Em certo sentido, elas são tão antigas quanto o próprio Universo - e quanto a teia cósmica de matéria à qual Tully se refere. As “sementes” dessa teia e das bacias de atração foram lançadas há cerca de 13.8 bilhões de anos.

Depois do Big Bang, o Universo bebé estava num estado quente e denso. À medida que se expandiu e arrefeceu, a densidade da matéria começou a oscilar. Essas flutuações tinham diferenças minúsculas. Pense nelas como as primeiras “sementes” de galáxias, aglomerados de galáxias e estruturas ainda mais vastas que vemos hoje.

À medida que os astrónomos fazem levantamentos do céu, encontram indícios de todas essas estruturas - e, agora, precisam explicá-las. Se a Concentração de Shapley for mesmo a grande bacia à qual a nossa Laniakea pertence, isso sugere que os modelos cosmológicos atuais não explicam totalmente a sua existência.

"Esta descoberta apresenta um desafio: nossos levantamentos cósmicos talvez ainda não sejam grandes o suficiente para mapear toda a extensão dessas bacias imensas", disse o astrónomo Ehsan Kourkchi, da UH.

"Ainda estamos a observar com olhos gigantes, mas mesmo esses olhos podem não ser grandes o bastante para capturar a imagem completa do nosso Universo."

Medindo os atratores

O elemento central por trás de galáxias, aglomerados e superaglomerados é a gravidade. Quanto maior a massa, maior a capacidade de a gravidade influenciar movimentos e a distribuição da matéria.

No caso dessas bacias de atração, a equipa de Tully analisou como elas afetam o movimento das galáxias na região. Entre bacias, ocorre uma espécie de cabo de guerra gravitacional sobre as galáxias que ficam no meio - e isso altera as suas trajetórias. Em particular, levantamentos por desvio para o vermelho como os do grupo de Tully permitem mapear o movimento radial (na linha de visada), as velocidades (a rapidez com que se movem) e outros movimentos relacionados.

Ao mapear as velocidades de galáxias por todo o nosso Universo local, a equipa consegue delimitar a região do espaço em que cada superaglomerado exerce predominância.

Esses movimentos, porém, são difíceis de definir com precisão. Por isso, o grupo recorre a diferentes tipos de medição. Eles não estão a mapear apenas a matéria luminosa das galáxias: também precisam considerar a existência inferida de matéria escura.

Há ainda outras complicações. Nem todas as galáxias são iguais - elas variam em forma (morfologia) e em densidade de matéria. Para lidar com isso, astrónomos usam uma medida chamada “velocidade peculiar da galáxia”, que é a diferença entre a sua velocidade real e a velocidade esperada do fluxo de Hubble (que reflete interações gravitacionais entre galáxias).

Os resultados dos levantamentos da equipa de Tully devem gerar mapas 3D cada vez mais precisos dessas regiões do espaço - incluindo as suas estruturas, movimentos e velocidades. Esses mapas, por sua vez, devem oferecer uma visão mais clara sobre a distribuição de toda a matéria (incluindo a matéria escura fria) pelo Universo.

Este artigo foi publicado originalmente pela Universe Today. Leia o artigo original.