O Grande Anel e o Arco Gigante desafiam a cosmologia, diz Alexia Lopez

Uma estrutura colossal, localizada a uma distância imensa, está a contrariar o que julgávamos saber sobre a forma como o Universo evoluiu.

A partir de luz que demorou 6,9 mil milhões de anos a chegar até nós, astrónomos identificaram um anel gigantesco de galáxias quase perfeito, com cerca de 1,3 mil milhões de anos-luz de diâmetro. O achado não encaixa em nenhuma estrutura conhecida nem em qualquer mecanismo de formação já estabelecido.

Baptizada de Grande Anel, esta formação pode obrigar-nos a rever o modelo padrão da cosmologia.

A descoberta, liderada pela astrónoma Alexia Lopez, da Universidade de Central Lancashire, foi apresentada na 243.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana, em 2024, e foi publicada na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas.

O Grande Anel e o enigma de uma forma quase perfeita

Este é o segundo megaconjunto de galáxias detectado por Lopez e pelos seus colegas. O primeiro, conhecido como Arco Gigante, encontra-se na mesma região do céu e à mesma distância. Quando a descoberta do arco foi divulgada em 2021, deixou a comunidade intrigada; o Grande Anel torna esse mistério ainda mais difícil de explicar.

"Nenhuma destas duas estruturas ultra-grandes é fácil de explicar no nosso entendimento actual do universo", afirmou Lopez em Janeiro de 2024.

"E as suas dimensões ultra-grandes, as formas distintivas e a proximidade cosmológica têm, com toda a certeza, de nos estar a dizer algo importante - mas o quê, exactamente?"

A ligação aparente às Oscilações Acústicas de Bárions (OAB)

A relação mais imediata parece apontar para um fenómeno chamado Oscilação Acústica de Bárions (OAB). Trata-se de enormes disposições circulares de galáxias espalhadas por todo o espaço. Na realidade, são esferas: fósseis de ondas acústicas que se propagaram no Universo primordial e que depois ficaram “congeladas” quando o espaço se tornou tão difuso que essas ondas já não conseguiam viajar.

No entanto, o Grande Anel não é uma OAB. As OAB têm um tamanho fixo, com cerca de 1 mil milhão de anos-luz de diâmetro. Além disso, uma análise cuidada do Grande Anel indica que a sua geometria se assemelha mais a uma forma de saca-rolhas alinhada de tal maneira que, vista da nossa perspectiva, se apresenta como um anel.

Porque isto põe em causa o Princípio Cosmológico

E assim fica a questão em aberto: afinal, o que é isto? E que implicações traz para o Princípio Cosmológico, que afirma que, em todas as direcções, qualquer porção de espaço deve parecer, em termos gerais, muito semelhante a quaisquer outras porções de espaço?

"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 visíveis acima de um certo tamanho", explicou Lopez.

"Os cosmólogos calculam que o limite teórico actual para o tamanho das estruturas seja 1,2 mil milhões de anos-luz; no entanto, ambas estas estruturas são muito maiores - o Arco Gigante é quase três vezes maior e a circunferência do Grande Anel é comparável ao comprimento do Arco Gigante".

Mas a dimensão é apenas um dos problemas. O outro é o que isto significa para a cosmologia, isto é, o estudo da evolução do Universo. O modelo em vigor é o que melhor se ajusta ao que observamos, mas há características que se revelam difíceis de justificar dentro do seu enquadramento.

Modelos alternativos e outras explicações possíveis

Há modelos alternativos propostos para lidar com essas dificuldades. Num deles, a cosmologia cíclica conformal de Roger Penrose - em que o Universo passa por ciclos intermináveis de expansão a partir da Grande Explosão - seriam esperadas estruturas em forma de anel; ainda assim, importa notar que a cosmologia cíclica conformal tem problemas significativos por si só.

Outra hipótese é que estas formações sejam um tipo de defeito topológico no tecido do espaço-tempo, conhecido como cordas cósmicas. A ideia é que se tratariam de “rugas” com a largura de um protão, surgidas no Universo primitivo à medida que o espaço-tempo se esticava, e que depois ficaram fixas.

Não foi encontrada muita evidência física de cordas cósmicas, mas os argumentos teóricos a favor são bastante promissores.

Neste momento, ninguém sabe com certeza o que significam o Grande Anel e o Arco Gigante. É possível que sejam apenas arranjos casuais de galáxias a serpentear pelo céu, embora a probabilidade de isso acontecer pareça bastante baixa.

A melhor esperança passa por identificar mais configurações deste tipo, espalhadas pelo Universo, escondidas à vista de todos.

"À luz das teorias cosmológicas actuais, não pensávamos que estruturas nesta escala fossem possíveis", disse Lopez.

"Poderíamos esperar talvez uma estrutura excepcionalmente grande em todo o nosso Universo observável. No entanto, o Grande Anel e o Arco Gigante são duas estruturas enormes e ainda por cima vizinhas em termos cosmológicos, o que é extraordinariamente fascinante".

Os resultados foram divulgados na Revista de Cosmologia e Física de Astropartículas.

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