Big Ring: estrutura colossal no Universo desafia a cosmologia

Uma estrutura colossal no Universo distante está a desafiar aquilo que sabemos sobre a evolução do Universo.

O Big Ring no Universo distante

Em luz que demorou 6,9 mil milhões de anos a chegar até nós, astrónomos identificaram um enorme anel de galáxias quase perfeito, com cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de diâmetro. Não corresponde a nenhuma estrutura nem a qualquer mecanismo de formação conhecido.

A estrutura foi baptizada de Big Ring e poderá significar que é necessário rever o modelo padrão da cosmologia.

A descoberta, coordenada pela astrónoma Alexia Lopez, da University of Central Lancashire, foi apresentada em janeiro, durante a 243.ª reunião da American Astronomical Society, e é descrita num artigo em pré-publicação disponível no arXiv.

Esta é a segunda estrutura gigante encontrada por Lopez e pelos seus colegas. A primeira, denominada Giant Arc, situa-se na mesma região do céu e à mesma distância. Quando a descoberta do arco foi anunciada em 2021, deixou os astrónomos perplexos. O Big Ring torna o enigma ainda mais profundo.

“Nenhuma destas duas estruturas ultragrandes é fácil de explicar à luz do nosso entendimento atual do Universo”, afirmou Lopez em janeiro. “As suas dimensões gigantescas, as formas distintas e a proximidade cosmológica têm certamente de nos estar a revelar algo importante - mas o quê, exatamente?”

Big Ring, oscilações acústicas bariônicas e o Princípio Cosmológico

A ligação mais evidente parece ser com as chamadas oscilações acústicas bariônicas (BAO). Trata-se de disposições circulares gigantes de galáxias, encontradas por todo o espaço. Na realidade, são esferas: fósseis de ondas acústicas que se propagaram pelo Universo primitivo e que ficaram congeladas quando o espaço se tornou tão difuso que essas ondas deixaram de conseguir viajar.

Contudo, o Big Ring não é uma BAO. As BAO têm todas um tamanho fixo de cerca de 1 mil milhões de anos-luz de diâmetro. Uma análise detalhada do Big Ring revela ainda que se assemelha mais a uma forma de saca-rolhas, orientada de tal modo que parece um anel.

Isto deixa uma questão essencial por responder: afinal, o que é? E que implicações tem para o Princípio Cosmológico, segundo o qual, em todas as direções, qualquer região do espaço deve parecer praticamente igual a todas as outras?

“Esperamos que a matéria esteja distribuída de forma uniforme por todo o espaço quando observamos o Universo em grande escala, pelo que não deveria haver irregularidades percetíveis acima de uma determinada dimensão”, explicou Lopez.

“Os cosmólogos calculam que o atual limite teórico para o tamanho das estruturas é de 1,2 mil milhões de anos-luz, mas ambas estas estruturas são muito maiores - o Giant Arc é quase três vezes maior, e a circunferência do Big Ring é comparável ao comprimento do Giant Arc.”

Mas a dimensão é apenas um dos problemas. O outro prende-se com o que estas estruturas representam para a cosmologia, o estudo da evolução do Universo. O modelo atual é o que melhor se ajusta às observações, embora inclua alguns aspetos difíceis de explicar dentro do seu enquadramento.

Possíveis explicações para o Big Ring e o Giant Arc

Foram propostos outros modelos para explicar essas características. Num deles, a cosmologia cíclica conforme de Roger Penrose, na qual o Universo atravessa ciclos intermináveis de expansão após o Big Bang, são esperadas estruturas em anel - embora seja importante notar que a cosmologia cíclica conforme também apresenta problemas significativos.

Outra hipótese é que estas estruturas sejam um tipo de defeito topológico no tecido do espaço-tempo, conhecido como cordas cósmicas. Acredita-se que sejam semelhantes a rugas com a largura de um protão, surgidas no Universo primitivo à medida que o espaço-tempo se esticava e que depois ficaram fixadas. Ainda não foi encontrada muita evidência física de cordas cósmicas, mas as provas teóricas são bastante promissoras.

Por enquanto, ninguém sabe ao certo o que o Big Ring e o Giant Arc significam. Podem ser simplesmente disposições aleatórias de galáxias que se enrolam no céu, embora essa possibilidade pareça pouco provável.

A melhor perspetiva seria encontrar mais disposições deste género de galáxias, espalhadas pelo Universo e escondidas à vista de todos.

“Com base nas teorias cosmológicas atuais, não pensávamos que estruturas desta escala fossem possíveis”, declarou Lopez. “Poderíamos esperar, talvez, uma única estrutura extremamente grande em todo o nosso Universo observável. No entanto, o Big Ring e o Giant Arc são duas estruturas enormes e são até vizinhas cosmológicas, o que é extraordinariamente fascinante.”

A investigação foi apresentada na 243.ª reunião da American Astronomical Society e é relatada num artigo em pré-publicação no arXiv.org.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em janeiro de 2024.