Depois de contar todo o normal, matéria luminosa nos lugares óbvios do universo - galáxias, aglomerados de galáxias e o meio intergaláctico - cerca de metade dele ainda está faltando. Portanto, 85% da matéria do universo não é apenas composta de um desconhecido, substância invisível apelidada de "matéria escura, "não podemos nem encontrar toda a pequena quantidade de matéria normal que deveria estar lá.

Isso é conhecido como o problema dos "bárions ausentes". Bárions são partículas que emitem ou absorvem luz, como prótons, nêutrons ou elétrons, que constituem a matéria que vemos ao nosso redor. Acredita-se que os bárions não explicados estejam escondidos em estruturas filamentares que permeiam todo o universo, também conhecida como "teia cósmica".

Mas essa estrutura é evasiva e até agora só vimos alguns vislumbres dela. Agora um novo estudo, publicado na Science, oferece uma visão melhor que nos permitirá ajudar a mapear sua aparência.

A teia cósmica fornece o andaime da estrutura em grande escala do universo, previsto pelo "modelo cosmológico padrão". Os cosmologistas acreditam que existe uma teia cósmica escura, feito de matéria escura, e uma teia cósmica luminosa, feito principalmente de gás hidrogênio. Na verdade, acredita-se que 60% do hidrogênio criado durante o Big Bang resida nesses filamentos.

A teia de filamentos de gás também é conhecida como o "meio intergaláctico quente-quente" (WHIM), porque é quase tão quente quanto o interior do sol. As galáxias podem se formar na interseção de dois ou mais desses filamentos, onde a matéria é mais densa, com os filamentos conectando todos os aglomerados de galáxias do universo.

Até aqui, não fomos capazes de detectar matéria escura. Isso ocorre porque ele não emite ou absorve luz, por isso não pode ser observado com telescópios usuais. Os filamentos da teia cósmica também são muito difíceis de encontrar, pois são muito difusos e não emitem luz suficiente para serem detectados.

Desde a previsão original, tem havido uma intensa busca pela teia cósmica, usando uma variedade de métodos.

Um deles depende de objetos brilhantes que por acaso estão no fundo ao longo da mesma linha de visão de um filamento de gás. Os átomos de hidrogênio nos filamentos podem absorver luz em um comprimento de onda específico no ultravioleta. Isso pode ser detectado como linhas de absorção na luz do objeto de fundo, quando dividido em um espectro por comprimento de onda.

Este método foi aplicado usando quasares, que são objetos maciços muito brilhantes a grandes distâncias, e até mesmo com galáxias de fundo.

Galáxias iluminando a web

O novo estudo conseguiu detectar o gás de uma forma totalmente nova que permite imagens bidimensionais da teia cósmica, em vez de depender da localização aleatória de uma fonte brilhante atrás da nuvem de gás usada em estudos de absorção.

O objeto que estudaram, cativantemente chamado SSA22, é um protocluster, o que significa que é um aglomerado de galáxias em sua infância. Está muito mais longe do que os bits medidos anteriormente da teia cósmica - sua luz viajou cerca de 12 bilhões de anos para chegar até nós. Isso significa que estamos olhando para trás no tempo, para os primeiros estágios do universo, permitindo que os cientistas investiguem como os filamentos se juntaram pela primeira vez.

Alguns anos atrás, uma série de extremamente brilhantes, galáxias formadoras de estrelas chamadas "galáxias sub-milimétricas" foram detectadas perto de seu centro. Este novo estudo encontrou 16 dessas galáxias e oito poderosas fontes de raios-X, um raro excesso de densidade de tais objetos nesta época inicial. Os objetos fornecem uma quantidade abundante de radiação ionizante para todo o gás hidrogênio dos filamentos, o que o faz emitir luz que podemos detectar - uma técnica que é muito mais promissora do que a absorção.

Outro mistério que este estudo ajuda a resolver é a formação de galáxias submilimétricas. A explicação mais amplamente aceita é que eles se formam como resultado da fusão de duas galáxias normais, portanto, formando uma galáxia massiva com o dobro da quantidade de luz.

Contudo, simulações de computador mostram que essas galáxias podem crescer a partir do gás frio que flui da teia cósmica vizinha. Este cenário é confirmado por este novo estudo.

Mapa detalhado

O novo estudo abre caminho para uma abordagem mais sistemática, mapeamento bidimensional de filamentos de gás que pode nos informar sobre seus movimentos no espaço.

Estudos futuros ajudam a mapear ainda mais a teia cósmica oculta. Além de observar aglomerados de galáxias cheios de objetos brilhantes, também podemos rastrear a emissão da web em comprimentos de onda de rádio ou raio-X. Contudo, o raio-X traça um gás muito mais quente do que a maior parte do WHIM. O proposto observatório de raios-X de Atenas fornecerá uma imagem completa dos filamentos quentes ao redor dos aglomerados de galáxias no universo próximo.

Outra missão proposta para além de 2050 é usar a luz cósmica de fundo em micro-ondas - a luz que sobrou do Big Bang - como uma "luz de fundo" e procurar por marcas deixadas nela pela teia cósmica.

Todas essas ferramentas irão revelar toda a estrutura da teia cósmica e nos fornecer um censo definitivo da matéria no universo.

O que mais, sabemos que os bárions se instalam nos filamentos de matéria escura do universo para fazer seus próprios filamentos, como espuma sobre uma onda existente. Isso significa que mapas detalhados dos filamentos de gás podem nos ajudar a rastrear a estrutura de matéria escura mais oculta e, em última análise, nos ajude a entender sua natureza misteriosa.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.