Pela primeira vez, os astrônomos tiveram um vislumbre de ondas de choque ondulando ao longo dos fios da teia cósmica – o enorme emaranhado de galáxias, gás e matéria escura que preenche o universo observável.
A combinação de centenas de milhares de imagens de radiotelescópios revelou o brilho fraco lançado quando as ondas de choque enviam partículas carregadas voando pelos campos magnéticos que correm ao longo da teia cósmica. Observar essas ondas de choque pode dar aos astrônomos uma visão melhor desses campos magnéticos de grande escala, cujas propriedades e origens são em grande parte misteriosas, relatam pesquisadores em 17 de fevereiro. Avanços da ciência.
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Finalmente, os astrônomos “podem confirmar o que até agora só foi previsto por simulações – que essas ondas de choque existem”, diz o astrofísico Marcus Brüggen, da Universidade de Hamburgo, na Alemanha, que não participou do novo estudo.
Em sua maior escala, nosso universo se parece com um queijo suíço. As galáxias não são distribuídas uniformemente pelo espaço, mas sim agrupadas em enormes aglomerados conectados por filamentos de gás diluído, galáxias e matéria escura e separados por vazios não totalmente vazios (SN: 3/10/19).
Atraídos pela gravidade, os aglomerados de galáxias se fundem, os filamentos colidem e o gás dos vazios cai sobre os filamentos e aglomerados. Em simulações da teia cósmica, toda essa ação desencadeia consistentemente enormes ondas de choque dentro e ao longo dos filamentos.
Os filamentos compõem a maior parte da teia cósmica, mas são muito mais difíceis de detectar do que as galáxias (SN: 20/01/14). Embora os cientistas tenham observado ondas de choque em aglomerados de galáxias antes, choques em filamentos “nunca foram realmente vistos”, diz o astrônomo Reinout van Weeren, da Universidade de Leiden, na Holanda, que não participou do estudo. “Mas eles devem estar basicamente em toda a teia cósmica.”
As ondas de choque em torno dos filamentos acelerariam as partículas carregadas através dos campos magnéticos que permeiam a teia cósmica (SN: 6/6/19). Quando isso acontece, as partículas emitem luz em comprimentos de onda que os radiotelescópios podem detectar – embora os sinais sejam muito fracos.
Uma única onda de choque em um filamento “pareceria nada, pareceria ruído”, diz a radioastrônoma Tessa Vernstrom, do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia em Crawley, Austrália.
Em vez de procurar por ondas de choque individuais, Vernstrom e seus colegas combinaram imagens de rádio de mais de 600.000 pares de aglomerados de galáxias próximos o suficiente para serem conectados por filamentos para criar uma única imagem “empilhada”. Isso amplificou os sinais fracos e revelou que, em média, há um fraco brilho de rádio dos filamentos entre os aglomerados.
“Quando você pode cavar abaixo do ruído e ainda obter um resultado – para mim, isso é pessoalmente emocionante”, diz Vernstrom.
O sinal fraco é altamente polarizado, o que significa que as ondas de rádio estão alinhadas umas com as outras. A luz altamente polarizada é incomum no cosmos, mas é esperada da luz de rádio lançada por ondas de choque, diz van Weeren. “Acho que isso é realmente uma evidência muito boa para o fato de que os choques provavelmente estão realmente presentes.”
A descoberta vai além de confirmar as previsões de simulações da web cósmica. As emissões de rádio polarizadas também oferecem uma rara espiada nos campos magnéticos que permeiam a teia cósmica, mesmo que indiretamente.
“Esses choques”, diz Brüggen, “são realmente capazes de mostrar que existem campos magnéticos de grande escala que se formam [something] como uma bainha em torno desses filamentos.”
Ele, van Weeren e Vernstrom observam que ainda é uma questão em aberto como os campos magnéticos cósmicos surgiram em primeiro lugar. O papel que esses campos desempenham na formação da teia cósmica é igualmente misterioso.
“É uma das quatro forças fundamentais da natureza, certo? Magnetismo”, diz Vernstrom. “Mas, pelo menos nessas grandes escalas, não sabemos realmente o quão importante é.”
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