Nas maiores escalas, as redes de filamentos gasosos abrangem centenas de milhões de anos-luz, conectando enormes aglomerados de galáxias. Mas esse gás é tão rarefeito que é impossível ver diretamente.
Durante anos, os astrônomos usaram quasares - brilhantes centros galácticos alimentados por buracos negros supermassivos que rapidamente acumulavam material - para mapear a matéria invisível.
Mas agora, pela primeira vez, uma equipe de astrônomos liderada por Khee-Gan Lee, um pós-doutorado no Instituto Max Planck de Astronomia, conseguiu criar um mapa tridimensional da estrutura em larga escala do Universo usando galáxias distantes. E as vantagens são numerosas.
A ciência sempre foi um pouco mais ou menos assim: quando a luz brilhante de um quasar distante viaja em direção à Terra, encontra as nuvens intermediárias do gás hidrogênio e é parcialmente absorvida. Isso deixa linhas escuras de absorção no espectro do quasar.
Se o Universo fosse estático, as linhas escuras de absorção sempre estariam localizadas no mesmo local (121 nanômetros para a chamada linha Lyman-alfa) no espectro do quasar. Mas, como o Universo está se expandindo, o quasar distante está voando para longe da Terra a uma velocidade rápida. Isso estende a luz do quasar, de modo que cada nuvem interveniente de gás hidrogênio imprima sua assinatura de absorção em uma região diferente do espectro do quasar, deixando uma floresta de linhas.
Portanto, medições detalhadas dos espectros de múltiplos quasares podem realmente revelar a natureza tridimensional das nuvens de hidrogênio intervenientes. Mas as galáxias são quase 100 vezes mais numerosas que os quasares. Portanto, em teoria, eles devem fornecer um mapa muito mais detalhado.
O único problema é que as galáxias também são cerca de 15 vezes mais fracas que os quasares. Assim, os astrônomos pensavam que simplesmente não eram brilhantes o suficiente para ver bem no universo distante. Mas Lee realizou cálculos que sugeriam o contrário.
"Fiquei surpreso ao descobrir que os grandes telescópios existentes já deveriam ser capazes de coletar luz suficiente dessas galáxias fracas para mapear a absorção em primeiro plano, embora com uma resolução menor do que seria viável com futuros telescópios", disse Lee em um comunicado à imprensa. "Ainda assim, isso forneceria uma visão sem precedentes da teia cósmica que nunca foi mapeada em distâncias tão vastas."
Lee e seus colegas usaram o telescópio Keck I de 10 metros em Mauna Kea, no Havaí, para examinar mais de perto as galáxias distantes e a floresta de absorção de hidrogênio incorporada em seus espectros. Mas mesmo o clima no Havaí pode ficar feio.
"Ficamos muito decepcionados porque o tempo estava terrível e só conseguimos coletar algumas horas de bons dados", disse o co-autor Joseph Hennawi, também do Instituto de Astronomia Max Planck. "Mas, a julgar pela qualidade dos dados que saíam do telescópio, já estava claro para mim que o experimento iria funcionar."
A equipe só conseguiu coletar dados por quatro horas. Mas ainda era sem precedentes. Eles examinaram 24 galáxias distantes, que forneciam cobertura suficiente de um pequeno pedaço do céu e permitiram combinar as informações em um mapa tridimensional.
O mapa revela a estrutura em larga escala do Universo quando ele tinha apenas um quarto de sua idade atual. Mas a equipe espera analisar em breve o mapa para obter mais informações sobre a função da estrutura - seguindo os fluxos de gás cósmico, à medida que afunilava para longe dos vazios e para galáxias distantes. Ele fornecerá um registro histórico único de como os aglomerados e vazios de galáxias cresceram devido a não homogeneidades no Big Bang.
Os resultados foram publicados no Astrophysical Journal e estão disponíveis online.
