A Grande Muralha Hércules–Corona Borealis pode ter 15 mil milhões de anos-luz

A maior estrutura conhecida no Universo pode ser ainda mais extensa do que se pensava.

Uma nova reavaliação da distribuição de explosões cósmicas extremamente energéticas indica que a Grande Muralha Hércules–Corona Borealis - um agrupamento de galáxias que tinha sido estimado em 10 mil milhões de anos-luz de comprimento - poderá, afinal, atingir 15 mil milhões de anos-luz.

Para além de ser uma escala difícil de conceber, este resultado coloca um desafio sério à forma como compreendemos o Universo. O trabalho foi submetido para publicação e pode ser consultado no servidor de pré-publicações arXiv.

A Grande Muralha Hércules–Corona Borealis e a sua descoberta

A Grande Muralha Hércules–Corona Borealis (ou simplesmente Grande Muralha) foi identificada há mais de uma década, quando astrónomos repararam que as rajadas de raios gama surgiam com uma concentração acima do que seria esperado para a sua distribuição.

As rajadas de raios gama estão entre as explosões mais poderosas do Universo e ocorrem em eventos extremos, como uma supernova de colapso do núcleo que dá origem a um buraco negro, ou a colisão de duas estrelas de neutrões.

Como tanto os buracos negros como as estrelas de neutrões resultam da evolução de estrelas muito massivas, as rajadas de raios gama acabam por ficar associadas a populações de estrelas massivas - populações essas que, em regra, se encontram em galáxias.

Porque é que as rajadas de raios gama permitem “mapear” estruturas

Devido ao seu brilho excecional, as rajadas de raios gama conseguem ser detetadas a distâncias enormes. Por isso, a sua concentração pode servir como um indicador indireto para traçar a distribuição de aglomerados de galáxias.

Foi precisamente o estudo de 283 rajadas de raios gama que levou os astrónomos István Horváth, Jon Hakkila e Zsolt Bagoly a comunicarem a descoberta da Grande Muralha em 2014.

Entretanto, estes três cientistas juntaram-se a uma equipa maior para realizar uma análise mais pormenorizada das rajadas de raios gama no céu, com o objetivo de estimar com maior rigor a verdadeira dimensão da Grande Muralha.

Para isso, examinaram em detalhe 542 rajadas de raios gama com desvios para o vermelho conhecidos - isto é, o grau em que a luz foi esticada para comprimentos de onda mais vermelhos devido à expansão do Universo, o que permite obter uma medida fiável da distância.

Nova estimativa de escala (desvio para o vermelho e 15 mil milhões de anos-luz)

De acordo com os resultados, a Grande Muralha poderá estender-se desde um desvio para o vermelho de 0.33 até um desvio para o vermelho de 2.43, o que corresponde a uma distância total de cerca de 15 mil milhões de anos-luz (o Universo observável tem aproximadamente 93 mil milhões de anos-luz de extensão).

Esta conclusão torna ainda mais evidente o problema que a Grande Muralha coloca.

O desafio ao princípio cosmológico e ao modelo padrão

A razão é que o nosso modelo padrão da evolução do Universo assenta no chamado princípio cosmológico, segundo o qual, em escalas suficientemente grandes, o Universo é homogéneo, ou seja, “liso”, em todas as direções.

Em termos práticos, cada região do Universo deveria ser, no essencial, semelhante a qualquer outra, sem grandes discrepâncias nem irregularidades. Este cenário tem sido corroborado por várias linhas de evidência.

Ainda assim, uma estrutura com mais de cerca de 1.2 mil milhões de anos-luz já seria encarada como uma grande inconsistência - e, na realidade, foram encontradas várias estruturas desse tipo.

Uma superestrutura conhecida como Quipu tem cerca de 1.3 mil milhões de anos-luz de largura, e a Sloan Great Wall estende-se por aproximadamente 1.37 mil milhões de anos-luz. Em 2020, foi anunciada a descoberta de uma estrutura semelhante, a South Pole Wall, também com cerca de 1.37 mil milhões de anos-luz.

O grupo de galáxias Clowes-Campusano LQG tem 2 mil milhões de anos-luz de extensão, o Giant Arc mede por volta de 3.3 mil milhões de anos-luz, e o Huge Large Quasar Group chega aos 4 mil milhões.

Depois há a Grande Muralha que, com 10 mil milhões de anos-luz, já era um valor extremamente fora do padrão - e estes novos resultados elevam ainda mais a fasquia.

Até aqui, a própria existência da Grande Muralha tinha sido motivo de discussão. Com esta atualização, os autores indicam que a evidência para a estrutura não se explica por uma flutuação estatística nem por um enviesamento de amostragem: tudo aponta para que seja, de facto, real. O que estes dados significam para lá disso - isto é, o que a estrutura nos diz sobre o Universo e a sua evolução - ainda não foi explorado.

O que se consegue afirmar, no entanto, é que continua a haver muito no Universo que desconhecemos e que ainda não conseguimos interpretar plenamente.

Algures lá fora, as respostas existem. São descobertas como esta que nos vão aproximando, passo a passo, de as encontrar.

As conclusões da equipa foram submetidas para publicação e estão disponíveis no arXiv.