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Acredita-se que uma descoberta liderada pela Universidade do Havaí de uma imensa bolha a 820 milhões de anos-luz da Terra seja um remanescente semelhante a um fóssil do nascimento do universo. O astrônomo Brent Tully, do Instituto de Astronomia da UH, e sua equipe encontraram inesperadamente a bolha dentro de uma teia de galáxias. A entidade recebeu o nome Ho’oleilanaum termo extraído do Kumulipoum canto de criação havaiano que evoca a origem da estrutura.
As novas descobertas publicadas no The Astrophysical Journal mencionam que essas estruturas massivas são previstas pela teoria do Big Bang, como resultado de ondulações 3D encontradas no material do universo primitivo, conhecidas como Oscilações Acústicas Bariônicas (BAO).
“Não estávamos procurando por isso. É tão grande que se espalha pelas bordas do setor do céu que estávamos analisando”, explicou Tully. “Como um aumento na densidade das galáxias, é uma característica muito mais forte do que o esperado. O diâmetro muito grande de um bilhão de anos-luz está além das expectativas teóricas. Se a sua formação e evolução estiverem de acordo com a teoria, este BAO está mais próximo do que o previsto, implicando um alto valor para a taxa de expansão do universo.”
Os astrónomos localizaram a bolha usando dados do Cosmicflows-4, que é, até à data, a maior compilação de distâncias precisas às galáxias. Tully co-publicou o catálogo excepcional no outono de 2022. A sua equipa de investigadores acredita que esta pode ser a primeira vez que os astrónomos identificam uma estrutura individual associada a um BAO. A descoberta poderá ajudar a reforçar o conhecimento dos cientistas sobre os efeitos da evolução das galáxias.
Enormes bolhas de matéria
Na bem estabelecida teoria do Big Bang, durante os primeiros 400 mil anos, o universo é um caldeirão de plasma quente semelhante ao interior do Sol. Dentro de um plasma, os elétrons foram separados dos núcleos atômicos. Durante este período, regiões com densidade ligeiramente mais elevada começaram a entrar em colapso sob a gravidade, mesmo quando o intenso banho de radiação tentava separar a matéria. Essa luta entre a gravidade e a radiação fez o plasma oscilar ou ondular e se espalhar.
As maiores ondulações no universo primitivo dependiam da distância que uma onda sonora poderia viajar. Definida pela velocidade do som no plasma, esta distância era de quase 500 milhões de anos-luz e foi fixada quando o universo esfriou e deixou de ser um plasma, deixando vastas ondulações tridimensionais. Ao longo das eras, as galáxias formaram-se nos picos de densidade, em enormes estruturas semelhantes a bolhas. Os padrões na distribuição das galáxias, devidamente discernidos, poderiam revelar as propriedades destes antigos mensageiros.
“Sou o cartógrafo do grupo e mapear Hoʻoleilana em três dimensões ajuda-nos a compreender o seu conteúdo e a relação com o seu entorno”, disse o investigador Daniel Pomarede, da Universidade CEA Paris-Saclay, em França. “Foi um processo incrível construir este mapa e ver como a estrutura gigante de Hoʻoleilana é composta por elementos que foram identificados no passado como sendo eles próprios algumas das maiores estruturas do universo.”
Esta mesma equipa de investigadores também identificou o Superaglomerado Laniākea em 2014. Essa estrutura, que inclui a Via Láctea, é pequena em comparação. Estendendo-se por um diâmetro de cerca de 500 milhões de anos-luz, Laniākea estende-se até à borda desta bolha muito maior.
Descobrindo um único BAO
A equipe de Tully descobriu que Hoʻoleilana foi apontada em um artigo de pesquisa de 2016 como a mais proeminente de várias estruturas semelhantes a conchas vistas no Sloan Digital Sky Survey. No entanto, o trabalho anterior não revelou toda a extensão da estrutura e a equipa não concluiu ter encontrado um BAO.
Usando o catálogo Cosmicflows-4, os investigadores conseguiram ver uma concha esférica completa de galáxias, identificar o seu centro e mostrar que há um aumento estatístico na densidade das galáxias em todas as direcções a partir desse centro. Hoʻoleilana abrange muitas estruturas bem conhecidas anteriormente encontradas por astrônomos, como a Grande Muralha de Harvard/Smithsonian contendo o Aglomerado Coma, o Aglomerado Hércules e a Grande Muralha de Sloan. O Superaglomerado Bootes reside em seu centro. O histórico Boötes Void, uma enorme região esférica vazia, fica dentro de Hoʻoleilana.
As implicações de Ho’oleilana
Testes com simulações demonstraram que a estrutura de casca identificada como Hoʻoleilana tem menos de 1% de probabilidade de ser um acidente estatístico. Hoʻoleilana tem as propriedades de uma oscilação acústica bárion teoricamente antecipada, incluindo a proeminência no seu centro de um superaglomerado rico, no entanto, destaca-se mais forte do que o esperado. Em detalhes, Hoʻoleilana é um pouco maior do que o previsto pela teoria do modelo padrão da cosmologia e o que foi encontrado em estudos estatísticos anteriores de pares de separações de galáxias. O tamanho está de acordo com as observações da taxa de expansão local do Universo e dos fluxos galácticos em grandes escalas, que também sugerem problemas subtis com o modelo padrão.
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