A Grande Muralha Hércules-Corona Borealis é a maior estrutura cósmica já registrada, estendendo-se por uma vasta região do Universo observável. Se seu tamanho já era incompreensível, a situação ficou ainda mais complexa agora que dados de Explosões de Raios Gama (GRBs) sugerem que a muralha pode ser ainda maior do que se imaginava.
Localizada nas regiões celestes entre as constelações de Hércules e Corona Borealis (o que explica seu nome), essa colossal rede cósmica é composta por milhares de aglomerados de galáxias interconectados por enormes filamentos de matéria escura e gases interestelares. Sua extensão é estimada em mais de 10 bilhões de anos-luz.
A descoberta da muralha em 2014 foi possível graças ao projeto SDSS (Sloan Digital Sky Survey), que mapeou cuidadosamente o céu e identificou milhares de galáxias, aglomerados e filamentos de matéria escura. Foi durante o SDSS que os astrônomos começaram a perceber a presença dessa gigantesca estrutura no cosmos.
A mesma equipe que detectou o objeto há mais de 10 anos agora foi responsável por medir seu tamanho com a maior precisão já alcançada. Os pesquisadores descobriram que ela se estende por uma faixa radial maior do que a calculada anteriormente. Antes desse estudo, os cientistas não sabiam que algumas explosões de raios gama próximas também faziam parte dessa estrutura colossal.
“Como a extensão mais distante da Grande Muralha Hércules-Corona Borealis é difícil de verificar, a descoberta mais interessante é que suas partes mais próximas estão mais próximas de nós do que havia sido identificado anteriormente”, disse Jon Hakkila, da Universidade do Alabama em Huntsville e um dos líderes do estudo, ao Space.com.
Exemplo de galáxia (Imagem: ESA/Hubble & NASA)
Grande Muralha Hércules-Corona Borealis é a maior estrutura já vista
Para entender a imensidão dessa estrutura, é preciso considerar que a distância entre a Terra e a galáxia vizinha mais próxima, Andrômeda, é de cerca de 2,5 milhões de anos-luz. Isso significa que a Grande Muralha Hércules-Corona Borealis se estende por uma região mais de 4.000 vezes maior do que essa distância.
“Nossa amostra de explosões de raios gama não é grande o suficiente para estabelecer limites superiores mais precisos para o tamanho máximo da Grande Muralha Hércules-Corona Borealis do que já temos”, disse Hakkila. “Mas ela provavelmente se estende além dos 10 bilhões de anos-luz que havíamos identificado anteriormente. É maior do que quase tudo com que possa ser comparada.”
As GRBs de longa duração são explosões de raios gama de alta energia com duração superior a dois segundos, originadas do colapso do núcleo de estrelas massivas. Já as GRBs de curta duração resultam da colisão e fusão de dois remanescentes estelares ultradensos, como estrelas de nêutrons, em sistemas binários.
“Em ambos os casos, as tremendas energias produzidas pelo colapso do sistema estelar são ejetadas na forma de jatos de partículas relativísticas. Longe da origem do jato, as partículas interagem para produzir raios gama e raios X”, explicou Hakkila. “As explosões de raios gama podem ser detectadas a distâncias incrivelmente grandes porque são extremamente luminosas.”
Para determinar o novo tamanho da Grande Muralha Hércules-Corona Borealis, os cientistas usaram um banco de dados de GRBs coletadas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA até 2018. “Foram necessários anos de observação para compilar uma amostra desse tamanho, utilizando dados principalmente do Fermi e do Swift, que foram fundamentais para construir esse conjunto de dados sem precedentes”, destacou Hakkila. Uma versão pré-revisada por pares da pesquisa da equipe aparece no site de repositório de artigos arXiv.
Agora, os cientistas planejam aumentar o número de observações na tentativa de obter uma estimativa mais precisa do tamanho da maior estrutura cósmica já registrada. Para isso, o THESEUS, uma missão proposta pela ESA e projetada para revolucionar os estudos de GRBs, será essencial.
O Universo é um vasto espaço repleto de estruturas impressionantes. Nele existem estrelas, galáxias, buracos negros, nuvens de gás, nebulosas coloridas e formações que desafiam a compreensão humana.
Ao redor do nosso Sistema Solar, por exemplo, há regiões pouco conhecidas que podem conter pistas valiosas sobre a origem dos planetas. Entre essas regiões está a chamada Nuvem de Oort, uma das formações mais enigmáticas que compõem os limites do domínio gravitacional do Sol.
O que é a Nuvem de Oort?
Diagrama ilustrando a estrutura do Sistema Solar externo com destaque para o Cinturão de Kuiper e a Nuvem de Oort. Imagem: NASA/William Crochot (domínio público)
A Nuvem de Oort é uma das estruturas mais misteriosas do Sistema Solar. Embora nunca tenha sido observada diretamente, ela é amplamente aceita pela comunidade científica como uma enorme nuvem esférica composta por trilhões de corpos gelados.
Esses objetos orbitam o Sol a distâncias extremas, formando uma espécie de fronteira entre o Sistema Solar e o espaço interestelar. Estima-se que a Nuvem de Oort comece a cerca de dois mil unidades astronômicas (UA) do Sol e se estenda até 100 mil ou até 200 mil UA. Isso equivale a mais de três anos-luz de distância.
A teoria da existência da Nuvem de Oort surgiu para explicar a origem dos cometas de longo período. Esses cometas aparecem em órbitas altamente alongadas e muitas vezes parecem surgir do nada. Como eles perdem material a cada passagem pelo Sol, é razoável supor que não se formaram em regiões tão próximas, mas sim em áreas frias e distantes, como a Nuvem de Oort.
A hipótese mais aceita é que essa nuvem foi formada por detritos e planetesimais lançados para a periferia do Sistema Solar durante os estágios iniciais de formação dos planetas gigantes.
A nuvem leva esse nome em homenagem ao astrônomo holandês Jan Oort, que propôs sua existência em 1950 com base em cálculos sobre as órbitas dos cometas.
No entanto, a ideia original já havia sido sugerida anteriormente por Ernst Öpik, um astrônomo estoniano. Desde então, a Nuvem de Oort se tornou uma peça fundamental para entender a dinâmica do Sistema Solar externo, mesmo sem observações diretas.
O astrônomo holandês Jan Hendrik Oort, responsável por propor a existência da Nuvem de Oort, uma das regiões mais distantes do Sistema Solar. Foto: Fotograaf Onbekend / Anefo – Nationaal Archief (domínio público)
A estrutura da nuvem é dividida em duas partes. A região externa tem forma esférica e pode conter trilhões de objetos com mais de um quilômetro de diâmetro. A parte interna, conhecida como Nuvem de Hills, tem formato mais achatado e é composta por corpos que orbitam a uma distância menor, embora ainda muito além de Netuno. Os objetos dessa nuvem são majoritariamente formados por gelo de água, metano, amônia e outros compostos voláteis.
Apesar de não sabermos exatamente qual é a massa da Nuvem de Oort, estimativas apontam que ela pode conter material equivalente a várias vezes a massa da Terra. Além de cometas, acredita-se que a nuvem também abriga asteroides e outros objetos rochosos.
A origem de muitos cometas observados nos últimos séculos está diretamente relacionada a essa nuvem. Eles só se tornam visíveis quando alguma perturbação gravitacional, causada por estrelas próximas ou pela maré galáctica, os empurra para dentro do Sistema Solar.
Até hoje, nenhuma sonda conseguiu alcançar a região da Nuvem de Oort. A Voyager 1, por exemplo, levará mais de 300 anos para alcançá-la e aproximadamente 30 mil anos para atravessá-la completamente.
Mesmo assim, sua importância para o estudo da formação e da evolução do Sistema Solar é enorme. Ela pode ser considerada uma cápsula do tempo cósmica, preservando os vestígios do material que originou os planetas.
Pesquisadores sugerem que o Universo pode ser um “fluido escuro” queroda a cada 500 bilhões de anos. Se a hipótese estiver correta, o novo estudo pode ser a solução para o debate sobre a Tensão de Hubble.
Há décadas, a comunidade cientifica vem tentando compreender a que taxa o cosmos está se expandindo. Ao se observar a radiação cósmica de fundo – primeira luz a viajar pelo universo que vem em direção a Terra desde 13,7 bilhões de anos atrás – o resultado é de 67,4 quilômetros por segundo por megaparsec, com 1 megaparsec sendo 3,26 milhões de anos-luz.
Por outro lado, quando os astrônomos medem a velocidade com que os astros se afastam uns dos outros no universo local, a taxa de expansão fica em 73 quilômetros por segundo por megaparsec. Esse conflito de resultados é conhecido como Tensão de Hubble.
Em um novo esforço para resolver o problema, pesquisadores trabalharam em um modelo do cosmos não-relativístico que funciona como um “fluído escuro”. A equipe sugere que, se o universo estiver rodando, então essas diferenças entre as medidas podem ser resolvidas. A ideia não viola nenhuma lei conhecida da física e pode explicar a expansão.
“Para nossa surpresa, descobrimos que nosso modelo com rotação resolve o paradoxo sem contradizer as medições astronômicas atuais. Melhor ainda, é compatível com outros modelos que pressupõem rotação. Portanto, talvez tudo realmente gire”, disse o astrônomo István Szapudi em um comunicado.
Gráfico que representa o Universo Observável, com o Sistema Solar ao centro, cercado pela Via Láctea, galáxias próximas e depois as mais distantes, até a radiação cósmica de fundo nos limites do Universo Observável (Imagem: Pablo Carlos Budassi)
Universo em rotação traz nova perspectiva
Os pesquisadores argumentam que, se o cosmos rodar uma vez a cada 500 bilhões de anos, equipamentos da Terra teriam dificuldade de detectar o movimento. No entanto, essa taxa seria o suficiente para afetar como o espaço se expande no decorrer do universo, justificando as diferenças de medição e trazendo um novo olhar sobre o funcionamento do cosmos.
A modelagem matemática do grupo tem como base a física de Newton, não a relatividade geral de Einstein. Mesmo assim, ela encaixa com outros modelos e pode ser um ponto de partida para a comunidade científica em pesquisas futuras.
Animação mostra a expansão do Universo. (Imagem: Rogilbert~commonswiki / Wikimedia Commons)
“Esses resultados iniciais instigantes têm a ressalva de que focamos apenas na constante de Hubble. Pesquisas futuras, contrastando o modelo rotativo com toda a rede interligada de observações do modelo de concordância, a confirmação e o desenvolvimento de modelos numéricos usando simulações cosmológicas rotativas de N-corpos e a extensão para um tratamento relativístico geral, são deixadas para trabalhos futuros”, escreveu a equipe.
O próximo passo do grupo é transformar a hipótese em um modelo computacional completo, além de buscar sinais em observações e outras técnicas de detecção astronômica que comprovem essa lenta rotação cósmica.
Imagine uma espaçonave utilizando a gravidade dos astros para navegar pelo vasto oceano cósmico, até encontrar uma ilha invisível e serena, onde as forças que movem nossas aventuras pelo espaço estão em perfeito equilíbrio. Essa é a essência dos chamados Pontos de Lagrange — regiões específicas do espaço onde as forças gravitacionais se anulam com precisão matemática, criando verdadeiros refúgios de estabilidade em meio ao movimento celestial. Mais do que uma curiosidade astronômica, os Pontos de Lagrange representam uma solução elegante para um clássico problema da Física e um grande trunfo para as ambições espaciais da humanidade.
Para entendermos essa história, precisamos voltar ao século XVII, quando Isaac Newton revelou ao mundo sua famosa Lei da Gravitação Universal. Ela dizia que todos os corpos do Universo se atraem mutuamente, com uma força que depende da massa de cada um e da distância entre eles. Essa formulação nos permitiu calcular os passos da dança cósmica entre dois corpos, descrevendo órbitas perfeitamente elípticas e previsíveis. A gravitação de Newton nos levou à compreensão dos movimentos da Terra ao redor do Sol, da Lua em torno da Terra e à previsão precisa dos caminhos dos planetas do Sistema Solar.
Mas, ao mesmo tempo em que revelou os segredos da mecânica celeste, o trabalho brilhante de Newton também expôs um problema intrigante: o que acontece quando três corpos interagem gravitacionalmente ao mesmo tempo? O chamado “problema dos três corpos” tornou-se um verdadeiro quebra-cabeça para os cientistas. Enquanto o movimento entre dois corpos podia ser descrito por fórmulas relativamente simples, a introdução de um terceiro corpo criava um sistema dinâmico altamente complexo e caótico. Até hoje, esse problema não possui uma solução exata em sua forma geral — variações mínimas nas condições iniciais podem alterar drasticamente os caminhos seguidos pelos corpos envolvidos.
[ Trajetórias aproximadas de três corpos idênticos localizados nos vértices de um triângulo escaleno e com velocidades iniciais nulas. Imagem: wikimedia.org ]
E é aí que entra o gênio de Joseph-Louis Lagrange.
Em 1772, esse brilhante matemático franco-italiano publicou um “Ensaio sobre o problema dos três corpos”, no qual demonstrou duas soluções especiais para o problema: a colinear e a equilátera. Lagrange identificou cinco regiões específicas no espaço onde um objeto de massa muito pequena — como um satélite — poderia permanecer em equilíbrio gravitacional com dois corpos muito maiores, como o Sol e a Terra.
Esses pontos foram batizados em sua homenagem como Pontos de Lagrange, ou simplesmente L1 a L5. Mas, fazendo justiça histórica, Lagrange não foi o primeiro a descrever todos os cinco. A solução colinear — que abrange os pontos L1, L2 e L3 — havia sido descoberta anteriormente por seu mentor, o físico e matemático suíço Leonhard Euler, por volta de 1750.Mas para entendermos por que essas regiões funcionam como verdadeiras ilhas de estabilidade, é preciso lembrar que, em um sistema orbital com dois corpos, não é exatamente o corpo menor que gira ao redor do maior. Na verdade, ambos orbitam um centro de massa comum. No caso do sistema Terra-Sol, como a massa da Terra é muito menor, esse centro de massa está muito próximo do Sol — mas não exatamente no seu centro.
Outro conceito essencial é a Terceira Lei de Kepler, que diz que o quadrado do período orbital de um planeta é proporcional ao cubo da sua distância ao Sol. Na prática, isso significa que quanto mais afastado do Sol, mais tempo o corpo leva para completar uma volta. Mais tarde, as equações de Newton mostraram que esse período também depende da massa do corpo maior, sendo um período menor para uma massa central maior e vice-versa.
Com esses dois conceitos em mente — o centro de massa do sistema e a relação entre período e distância orbital — começamos a entender como surgem os Pontos de Lagrange.
Considerando o sistema Terra-Sol, o Ponto L1 está localizado entre os dois, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra. Um terceiro corpo nessa posição, por estar mais próximo do Sol do que a Terra, deveria orbitá-lo em um período menor, segundo a Terceira Lei de Kepler. Mas nesse ponto, a atração gravitacional do nosso planeta anula parte da gravidade solar, aumentando o período orbital para coincidir exatamente com o da Terra: um ano. Isso permite que o Observatório Solar SOHO, por exemplo, permaneça ali como se estivesse parado, equilibrando-se entre a Terra e o Sol.
[ Pontos de Lagrange no Sistema Terra Sol – Imagem: wikimedia.org ]
Já o Ponto L2 está também a 1,5 milhão de quilômetros da Terra — só que na direção oposta, além da órbita terrestre. Por estar mais distante do Sol, o período orbital ali deveria ser maior. No entanto, nesse ponto, as forças gravitacionais do Sol e da Terra se somam, reduzindo o período, de um objeto neste ponto, para os mesmos 365 dias e 6 horas do nosso planeta. É justamente em L2 que o Telescópio Espacial James Webb se protege do calor e da luminosidade do Sol, da Terra e da Lua — garantindo o ambiente ideal para registrar as imagens mais espetaculares do Universo.
Da mesma forma que em L2, a soma das gravidades da Terra e do Sol também é responsável pelo Ponto L3, que fica um pouco além da órbita da Terra, mas na direção oposta ao Sol. Embora L3 não seja utilizado atualmente, ele já inspirou propostas de missões e até histórias de ficção científica.
Já os Pontos L4 e L5 — que compõem a solução original proposta por Lagrange — formam triângulos equiláteros com a Terra e o Sol. L4 fica 60° à frente da Terra em sua órbita, e L5, 60° atrás. Ambos estão ligeiramente além da órbita da Terra, mas orbitam o centro de massa do sistema Terra-Sol, na distância certa para que seus períodos orbitais sejam sincronizados com o da Terra.
Os três pontos colineares — L1, L2 e L3 — possuem um equilíbrio instável. Isso significa que objetos posicionados ali tendem a se afastar com o tempo, exigindo manobras periódicas de correção, como as que mantêm o SOHO e o James Webb em suas posições.
Por outro lado, L4 e L5 são regiões de equilíbrio estável. Mesmo quando perturbados por pequenas forças externas, os objetos ali tendem a permanecer próximos desses pontos. É por isso que encontramos objetos naturais em L4 e L5, como os famosos asteroides troianos de Júpiter — que serão visitados pela missão Lucy, a partir de 2027.
[ Asteroides troianos de Júpiter em L4 (60° à frente) e L5 (60° atrás) do gigante gasoso – Créditos: Petr Scheirich / Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences ]
Assim, entre o rigor das equações e a beleza do cosmos, os Pontos de Lagrange nos lembram que até mesmo no aparente caos do universo existe harmonia — refúgios secretos onde forças colossais se equilibram com delicadeza. Seus mistérios foram desvendados matematicamente por Euler e Lagrange, bem antes de nossos telescópios enxergarem os asteroides e de nossos foguetes abrirem os caminhos para a conquista do espaço. Os pontos de Lagrange são como ilhas gravitacionais no oceano cósmico, que acolhem os instrumentos que nos ajudam a compreender o espaço, o tempo e nosso próprio lugar na imensa vastidão do Universo. Em cada ilha de equilíbrio, há um convite à curiosidade, um desafio à engenharia e um novo porto seguro — onde podemos ancorar as espaçonaves da nossa jornada astronômica rumo às estrelas.
Um artigo disponível no repositório online de pré-impressão arXiv.org, que aguarda revisão por pares, afirma ter encontrado a chamada “matéria comum perdida” do Universo. Trata-se de um tipo de matéria formada pelas mesmas partículas que compõem os seres humanos, planetas e estrelas – principalmente átomos de hidrogênio. Apesar de sabermos que ela existe, metade parecia ter desaparecido desde o Big Bang.
Diferentemente da matéria escura e da energia escura, que ainda são um grande mistério, a matéria perdida é considerada “visível”, ou seja, composta de elementos conhecidos. O problema é que, quando observamos o Universo próximo, não encontramos toda a quantidade esperada. Isso tem intrigado cientistas há décadas.
Em poucas palavras:
Cientistas encontraram a “matéria comum perdida”, que é composta principalmente de hidrogênio;
Essa matéria estava invisível nas observações anteriores, apesar de ser formada por elementos conhecidos;
O gás ao redor das galáxias foi identificado, estendendo-se muito mais do que se imaginava;
A descoberta sugere que buracos negros supermassivos estão expulsando gás com mais intensidade;
Para identificar o gás, os cientistas usaram a radiação cósmica de fundo como uma ferramenta;
Embora a matéria comum perdida tenha sido localizada, o mistério da matéria escura permanece.
A principal suspeita era que essa matéria estivesse escondida em nuvens gigantes de gás hidrogênio ionizado, tão difusas que escapam aos métodos tradicionais de detecção. O hidrogênio ionizado é difícil de ver, especialmente quando espalhado em áreas enormes e de baixa densidade.
Mapa do universo com a Terra no centro e cada galáxia marcada como um ponto. Embora desenvolvido para a busca de matéria escura, seus dados também foram úteis para encontrar a matéria comum desaparecida. Crédito: colaboração DESI e KPNO / NOIRLab / NSF / AURA / R. Proctor
Busca pela matéria comum perdida reúne cientistas de vários países
Agora, um grupo de 75 cientistas de vários países pode ter confirmado essa hipótese. Eles analisaram o gás ao redor de galáxias e perceberam que se estende até cinco vezes mais longe do que se imaginava. Isso representa um volume 125 vezes maior do que o estimado anteriormente, o que ajudaria a explicar onde estava toda essa matéria “desaparecida”.
“Achamos que, à medida que nos afastamos das galáxias, recuperamos todo o gás perdido”, explicou a pesquisadora Boryana Hadzhiyska, da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos EUA, em um comunicado. No entanto, ela alerta que mais estudos e simulações são necessários para confirmar se realmente encontraram tudo. “Queremos fazer um trabalho cuidadoso”.
Outra pesquisadora envolvida no estudo, Simone Ferraro, disse que os resultados são coerentes com a ideia de que todo o gás foi encontrado. A descoberta pode representar uma grande virada para a cosmologia moderna, encerrando uma busca de décadas.
Buracos negros podem estar mais ativos do que se pensava
Além de explicar a matéria perdida, o estudo também oferece pistas sobre o comportamento dos buracos negros supermassivos que ficam no centro das galáxias. Segundo os pesquisadores, esses buracos negros podem estar mais ativos do que se pensava.
A equipe acredita que o gás ionizado foi expelido para longe das galáxias por causa da atividade desses buracos negros gigantes. Para o gás chegar a distâncias tão grandes, é necessário um processo muito poderoso – ou seja, os buracos negros devem estar ejetando esse material com mais força do que se imaginava até agora.
Outro indício disso é a forma como o gás está distribuído: ele parece formar filamentos, como fios esticados no espaço, e não uma nuvem uniforme. Isso reforça a ideia de que há um mecanismo ativo empurrando o material para longe do centro galáctico.
Radiação cósmica de fundo ajuda a revelar a presença de gás
Para fazer essa descoberta, os cientistas usaram uma técnica incomum. Em vez de tentar ver diretamente o gás, empilharam imagens de cerca de sete milhões de galáxias vermelhas, localizadas a até oito bilhões de anos-luz da Terra. Com isso, puderam analisar como essas regiões interferem na radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
Essa radiação é uma espécie de “eco” do Big Bang que preenche o Universo. Ela serve como uma luz de fundo que pode ser usada para revelar a presença de gás, mesmo que ele seja escuro e difícil de enxergar. Ao comparar como a radiação é espalhada perto das galáxias e nas regiões entre elas, foi possível identificar o gás invisível.
Mapa da radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Os círculos destacam pontos onde o gás hidrogênio ionizado espalhou a radiação, deixando uma assinatura que pode ser usada para estimar a quantidade de gás ao redor das galáxias. Crédito: AGIR; Louis et al
“A radiação cósmica de fundo está por trás de tudo o que vemos no Universo. É como a borda do Universo observável”, explicou Ferraro. “Você pode usá-la como uma lanterna para enxergar onde está o gás”. Essa abordagem tem a vantagem de não depender da temperatura do gás, apenas da sua quantidade.
As galáxias vermelhas usadas no estudo são antigas e não produzem muitas estrelas atualmente. Por isso, seus buracos negros centrais eram considerados inativos. Mas os resultados sugerem que talvez seja necessário rever essa ideia.
Entender melhor onde está a matéria comum pode ajudar em outro mistério: o da matéria escura. A forma como o gás se espalha pode indicar se há algo invisível influenciando sua distribuição. No entanto, os dados iniciais não batem com o que se esperaria caso a matéria escura tivesse papel importante nessa dispersão.
Ou seja, por enquanto, a matéria comum pode ter sido encontrada, mas a matéria escura continua sendo um enigma. Mesmo assim, o avanço representa um grande passo para compreender a estrutura e a evolução do Universo.
Um artigo publicado nesta quinta-feira (10) na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society revela a possível descoberta de uma população de galáxias “escondidas”, que pode mudar tudo o que se sabe sobre a formação e evolução do Universo. Se confirmado, os modelos atuais sobre o número de galáxias e sua história podem estar incompletos – ou mesmo errados.
Essas galáxias seriam tão fracas e distantes que nunca haviam sido detectadas antes. No entanto, mesmo invisíveis aos telescópios tradicionais, sua luz infravermelha pode ter um papel importante no “balanço energético” do Universo. Segundo os cientistas, a luz combinada dessas galáxias poderia preencher exatamente a quantidade de energia infravermelha que faltava nas medições anteriores.
A descoberta surgiu a partir da imagem mais profunda já feita do Universo em luz infravermelha distante. A imagem foi criada por uma equipe liderada pelo centro britânico STFC RAL Space e pelo Imperial College London, usando dados do telescópio espacial Herschel, da Agência Espacial Europeia (ESA). Quase duas mil galáxias distantes aparecem nesse “retrato profundo” do cosmos.
Galáxias empoeiradas são ambiente ideal para formação de estrelas
Líder do estudo, o astrofísico Chris Pearson, do STFC RAL Space, disse em um comunicado que os cientistas “foram além do que normalmente conseguimos enxergar” e podem ter revelado uma nova classe de galáxias, antes ocultas por sua fraqueza e pela poeira cósmica. “Estamos sondando a luz mais fraca já observada no Universo”.
Para construir essa imagem ultradetalhada, os astrônomos empilharam 141 registros diferentes captados pelo instrumento SPIRE do Herschel. A sobreposição das imagens permitiu enxergar muito mais fundo no Universo do que qualquer outra observação anterior do telescópio. O resultado foi chamado de “Herschel-SPIRE Dark Field”.
Com essa técnica, foi possível enxergar galáxias extremamente empoeiradas – ambientes ideais para a formação de novas estrelas. Além disso, a imagem ajudou os cientistas a entender melhor como varia a quantidade de galáxias em diferentes níveis de brilho e qual a contribuição de cada uma para a energia total do Universo.
No entanto, a profundidade da imagem trouxe um desafio: as galáxias começaram a se sobrepor tanto que ficou difícil distinguir onde começava uma e terminava outra. Segundo o pesquisador Thomas Varnish, do MIT, foi preciso recorrer à estatística para tentar decifrar o “borrão” cósmico. Ele é autor de um segundo artigo da mesma pesquisa, com foco nessa análise.
Varnish explicou que, ao aplicar técnicas específicas, foi possível detectar sinais de uma população inteira de galáxias fracas que estavam escondidas na imagem. “Elas são tão apagadas que não podem ser vistas pelos métodos convencionais. Mas parecem estar lá”. Se confirmadas, essas galáxias obrigariam a ciência a rever o que se entende hoje sobre o crescimento do Universo.
Agora, os pesquisadores querem buscar mais evidências observando o céu em outros comprimentos de onda. O objetivo é confirmar a existência dessas galáxias e entender seu papel na história do cosmos. Como muitas delas estão envoltas em poeira, só telescópios sensíveis à luz infravermelha conseguem “enxergar” suas emissões.
Pearson explica que, ao observar o Universo com telescópios normais, os astrônomos veem apenas metade da história. “A outra metade está escondida pela poeira interestelar. Essa poeira absorve a luz das estrelas e reemite em forma de radiação infravermelha”. Para entender o todo, é preciso ver o céu tanto na luz visível quanto na infravermelha.
Imagem das galáxias ocultas obtida pelo SPIRE em 500 micrômetros. Crédito: Chris Pearson et al.
O telescópio espacial Herschel, ativo entre 2009 e 2013, foi projetado justamente para estudar o Universo nessa faixa de luz. Seu instrumento SPIRE era responsável por observar os comprimentos de onda mais longos do infravermelho. Mesmo após mais de uma década, seus dados continuam rendendo novas descobertas.
David Clements, astrofísico do Imperial College e coautor da pesquisa, destacou o valor duradouro do legado do Herschel. “Ainda estamos tirando conclusões importantes a partir dos dados dele, mais de 10 anos depois. Mas agora precisamos de novos instrumentos para avançar”.
É por isso que os cientistas estão propondo uma nova missão: o telescópio PRIMA (sigla em inglês para algo como “Missão Sonda de Infravermelho Distante para Astrofísica”). A ideia é criar um observatório com capacidade para observar o Universo em infravermelho distante, cobrindo uma lacuna deixada entre o James Webb e os radiotelescópios. A proposta, apoiada por várias instituições do Reino Unido, já está nas mãos da NASA.
O PRIMA seria um telescópio com espelho de 1,8 metro, projetado para capturar imagens e fazer análises espectrais em luz infravermelha. Ele é uma das duas propostas finalistas para a próxima missão científica da NASA, no valor de US$1 bilhão. A decisão final deve sair em 2026. Até lá, as galáxias ocultas continuarão desafiando os limites da nossa compreensão do Universo.
Um “tanque de combustível cósmico” acaba de ser descoberto por uma equipe de astrônomos em um aglomerado de galáxias em formação, a 12 bilhões de anos-luz da Terra.
Trata-se de um enorme reservatório de gás molecular frio que pode alimentar uma explosão de nascimento de estrelas durante centenas de milhões de anos. A estrutura foi localizada no protoaglomerado SPT2349-56, um conjunto de galáxias ainda em fase inicial de desenvolvimento.
Em poucas palavras:
Astrônomos descobriram um reservatório gigante de gás frio em um protoaglomerado a 12 bilhões de anos-luz da Terra;
Esse gás pode sustentar a formação intensa de estrelas por centenas de milhões de anos;
Diferentemente do esperado, o material está espalhado fora das galáxias, favorecendo esse surto estelar;
O sistema abriga mais de 30 galáxias jovens, formando estrelas muito acima do ritmo previsto;
Entre elas, há galáxias ultraluminosas raras, mas sem sinais de fusão violenta;
A descoberta oferece uma janela única para entender a origem dos grandes aglomerados do Universo.
O achado foi descrito em um artigo publicado na revista científica The Astrophysical Journal Letters. Segundo os autores, o gás pode ser a fonte de matéria-prima para a formação de estrelas em ritmo acelerado. No futuro, essa mesma substância pode se transformar em gás quente e difuso, comum em aglomerados de galáxias maduros. A descoberta ajuda a entender como esses gigantes cósmicos se formam.
Ilustração do gás molecular ao redor do núcleo do protoaglomerado SPT2349-56. Crédito: MPIfR/N.Sulzenauer
Os dados foram obtidos com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), localizado no deserto do Atacama, no Chile. Com 66 antenas, o radiotelescópio permite captar ondas milimétricas emitidas por gás e poeira no espaço. “Encontramos uma quantidade surpreendente de gás molecular no SPT2349-56, bem mais do que o esperado”, afirmou Dazhi Zhou, pesquisador da Universidade da Colúmbia Britânica e líder do estudo, em entrevista ao Space.com.
Esse gás não parece estar preso dentro de galáxias específicas, mas sim espalhado pelo ambiente ao redor. Isso é incomum, já que normalmente o gás molecular – essencial para formar estrelas – fica concentrado dentro das galáxias. O fato de estar tão distribuído pode explicar como tantas galáxias ali estão formando estrelas de maneira tão intensa.
Segundo Zhou, o processo pode durar cerca de 400 milhões de anos. “É como se esse reservatório funcionasse como um abastecimento contínuo para a produção de novas estrelas”.
Protoaglomerados como o SPT2349-56 são os ancestrais dos grandes aglomerados de galáxias. São regiões densas, com galáxias jovens ainda se organizando e passando por surtos de formação estelar. Observar esses sistemas é como olhar para o passado profundo do Universo e testemunhar o nascimento de estruturas colossais.
Zhou destacou que a quantidade de estrelas que estão se formando ali é muito maior do que as previsões dos modelos atuais de simulação do Universo. Mais de 30 galáxias se concentram em uma área do tamanho de Andrômeda – uma das galáxias mais próximas da nossa Via Láctea – mas estão criando estrelas 10 mil vezes mais rápido.
14 das galáxias bebês do protoaglomerado SPT2349-56 observadas pelo telescópio ALMA Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Pesquisa ajuda a desvendar nascimento dos aglomerados
Outro dado surpreendente: os astrônomos encontraram mais de 10 galáxias infravermelhas ultraluminosas (ULIRGs) dentro do protoaglomerado. Essas galáxias são muito raras e costumam ser formadas por fusões violentas entre outras galáxias. Porém, não há sinais claros dessas colisões no SPT2349-56, o que aumenta ainda mais o mistério.
A resposta pode estar no gás recém-descoberto. Fora das galáxias, o gás costuma ser mais quente e em forma atômica. Mas, neste caso, o excesso de gás molecular (que é mais frio e denso) indica que algo diferente está acontecendo. Para os cientistas, isso abre uma nova janela para entender como o Universo se organizou.
Representação artística de galáxias ultraluminosas no protoaglomerado SPT2349-56. Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
Zhou acredita que o ALMA capturou esse sistema em um momento raro e breve de sua evolução. Em fases posteriores, as galáxias devem se fundir de forma tão intensa que as pistas sobre suas origens podem desaparecer. O SPT2349-56, portanto, é uma chance única de investigar o nascimento de grandes aglomerados.
Agora, os pesquisadores querem descobrir de onde veio esse gás, como ele se comporta e o que acontecerá com ele no futuro. “Ainda não sabemos se ele vai esfriar e virar mais estrelas ou se vai aquecer e se espalhar no aglomerado”, disse Zhou. A resposta pode ajudar a desvendar um dos principais mistérios sobre a formação de galáxias no Universo primitivo.
Um novo estudo está agitando a comunidade científica, apresentando o que os físicos afirmam ser a “primeira evidência observacional que apoia a teoria das cordas“.
Se confirmado, esse avanço pode finalmente desvendar o mistério da energia escura, a força que impulsiona a expansão acelerada do universo.
Evidência da teoria das cordas?
Imagine que tudo no universo, desde as menores partículas até as maiores estrelas, é feito de minúsculas cordas vibrantes, como as cordas de um violão. Cada corda vibra de um jeito diferente e essa vibração determina que tipo de partícula ela é.
A teoria das cordas é como um quebra-cabeça gigante que os cientistas estão tentando montar. Eles acreditam que, se conseguirmos entender como essas cordas vibram, podemos finalmente explicar como o universo funciona.
Físicos podem ter encontrado a “primeira evidência observacional que apoia a teoria das cordas”.(Imagem gerada por IA/Gabriel Sérvio/Olhar Digital)
A equipe de pesquisa propôs um modelo revolucionário de espaço-tempo, baseado na teoria das cordas, que descreve o universo como um reino quântico, onde as coordenadas não “se convertem”. Essa característica é similar ao comportamento da posição e velocidade de partículas na mecânica quântica.
Uma das consequências mais surpreendentes desse espaço-tempo quântico é a explicação natural para a aceleração cósmica. Além disso, os pesquisadores descobriram que a taxa de desaceleração dessa expansão ao longo do tempo se alinha com recentes observações do Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
O Que é o DESI?
O DESI é uma colaboração internacional de pesquisadores e engenheiros, unidos em sua busca por compreender a energia escura e a evolução do universo.
Sua sigla em inglês, Dark Energy Spectroscopic Instrument, traduz-se para Instrumento de Espectroscopia da Energia Escura, em português.
Este instrumento, situado no observatório Mayall, no Kitt Peak National Observatory, no Arizona, EUA, é uma peça fundamental da ciência moderna.
Seu objetivo principal é mapear a estrutura do universo em escalas cósmicas, examinando aproximadamente 30 milhões de galáxias em um terço do céu noturno.
Essa ambiciosa empreitada envolve monitorar a luz de galáxias distantes e extrair informações cruciais sobre sua distância, movimento e composição.
O enigma da energia escura
A descoberta da expansão acelerada do universo em 1998 lançou um mistério que perdura até hoje: a natureza da energia escura. Observações recentes do DESI complicaram ainda mais o cenário, indicando que a densidade da energia escura não é constante, como previsto pelo Modelo Padrão da física de partículas.
Se confirmadas, essas descobertas representariam um avanço monumental na física fundamental. (Imagem gerada por IA/Gabriel Sérvio/Olhar Digital)
A teoria das cordas, uma das principais candidatas a uma teoria da gravidade quântica, surge como uma possível solução para essas inconsistências. Ao descrever as partículas elementares como minúsculas cordas vibrantes, em vez de pontos, essa teoria permite uma nova abordagem para entender o espaço-tempo em escala quântica.
O modelo proposto pela equipe não somente prevê uma densidade de energia escura consistente com as observações, mas também explica sua variação ao longo do tempo. Além disso, a conexão entre as menores e maiores escalas do cosmos, sugerida pelo modelo, indica uma ligação profunda entre a energia escura e a natureza quântica do espaço-tempo.
No entanto, a comunidade científica aguarda testes experimentais independentes para confirmar essas descobertas. Os pesquisadores propuseram experimentos de “bancada”, envolvendo a detecção de padrões de interferência quântica complexos, que poderiam ser realizados em um futuro próximo.
Enquanto isso, a equipe continua a refinar sua compreensão do espaço-tempo quântico e a explorar novas formas de testar sua teoria. Se confirmadas, essas descobertas representariam um avanço monumental na física fundamental, fornecendo a primeira evidência concreta da teoria das cordas e desvendando o mistério da energia escura, destaca o Live Science.
Qual é o tamanho do Universo? Essa pergunta, aparentemente simples, intriga a humanidade há milênios. Desde os primeiros filósofos que contemplavam os astros equipados apenas com seus olhos ávidos por conhecimento, até os astrofísicos modernos munidos de poderosos telescópios, nossa compreensão sobre a vastidão do cosmos evoluiu para além da imaginação. No entanto, a resposta para essa pergunta continua a mesma: não sabemos.
E, paradoxalmente, quanto mais avançamos nossa ciência e tecnologia, mais temos a certeza de que jamais saberemos de fato sua verdadeira extensão. O que podemos afirmar sem medo de errar é que ele desafia qualquer medida, qualquer limite, qualquer tentativa de compreensão humana. O Universo é descomunal. É um imenso oceano cósmico, cujos limites são impossíveis de serem vislumbrados por aqueles que apenas molharam os pés em suas margens. Mas, afinal, o que sabemos sobre toda essa imensidão?
Nossa jornada para compreender o tamanho do Universo começa na Grécia Antiga, com os primeiros modelos cosmológicos. Segundo os filósofos gregos, o movimento da Lua, do Sol, dos planetas e das estrelas resultava de um mecanismo harmonioso composto por esferas de cristal, onde cada astro estava fixado. Na esfera mais próxima, estava a Lua; na seguinte, Mercúrio; depois, Vênus e o Sol.
Cada um dos outros planetas ocupava esferas sucessivas, até a mais distante de todas, que abrigava as estrelas fixas. Para os antigos gregos, o Universo era finito, perfeito e girava ao redor da Terra – limitado tanto pelo alcance da visão humana quanto pela imaginação da época. Mas, como sabemos hoje, a Terra não ocupa o centro do cosmos, e o Universo se revelou infinitamente maior do que os gregos poderiam conceber.
[ Modelo cosmológico proposto por filósofos da Grécia antiga: Terra no centro de tudo, cercada por esferas de cristal por onde orbitariam os astros – Créditos: Petrus Apianus ]
O modelo heliocêntrico proposto por Nicolau Copérnico no século XVI quebrou paradigmas e abriu caminho para uma melhor compreensão da mecânica celeste. Naquela mesma época, Giordano Bruno sugeriu algo revolucionário: segundo ele, as estrelas poderiam ser como sois muito distantes, e também poderiam ter planetas girando ao seu redor.
Essa ideia ampliou nossa visão do cosmos de maneira irreversível, expandindo as fronteiras para muito além do que poderia supor nossa vã filosofia. Pouco tempo depois, quando Galileu Galilei apontou seu telescópio para a Via Láctea e descobriu que aquela mancha leitosa era, na verdade, uma infinidade de estrelas ainda mais distantes, percebemos que os limites deste vasto oceano cósmico estão além do alcance da nossa visão e talvez até mesmo da nossa própria compreensão.
Desde então, e até o início do século XX, os astrônomos acreditavam que todo o Universo estava contido dentro da nossa galáxia, a Via Láctea. Mas, em 1923, Edwin Hubble, utilizando um potente telescópio, fez uma descoberta que mudaria tudo. Ao observar estrelas variáveis em uma nuvenzinha conhecida como Grande Nebulosa de Andrômeda, ele conseguiu calcular sua distância usando a técnica proposta anos antes por Henrietta Leavitt. Para a surpresa de todos, aquela nebulosa estava muito além dos limites da Via Láctea!
[ Edwin Hubble expandiu o conceito do Universo ao medir a distância até Andrômeda – Créditos: NASA ]
Foi uma revelação tão impactante que os jornais da época noticiaram que Hubble havia descoberto “um outro universo”. Mas, na verdade, Andrômeda era uma galáxia inteira — semelhante à nossa, mas localizada a milhões de anos-luz de distância.
O Universo, de repente, tornou-se muito maior. E a revolução não parou por aí. Hubble também observou diversas outras galáxias e percebeu que a maioria delas estava se afastando de nós — e quanto mais distantes, mais rapidamente se afastavam. Nascia ali o conceito da expansão do Universo, um dos pilares fundamentais da cosmologia moderna. Essa expansão levou à teoria do Big Bang, segundo a qual o Universo teve origem em uma grande explosão — como fogos de artifício inaugurando a madrugada do tempo. Décadas mais tarde, ao perceberem que essa expansão está se acelerando, os astrônomos conseguiram estimar a idade do Universo: cerca de 13,8 bilhões de anos — uma medida tão precisa quanto se pode alcançar diante da vastidão infinita do desconhecido.
Desde os anos 1990, com o lançamento do Telescópio Espacial Hubble, a humanidade tem se esforçado para enxergar as fronteiras do Cosmos. Mas o único limite que encontramos até agora foi o do tempo — e não do espaço. Como a luz viaja a uma velocidade finita, de cerca de 300 mil quilômetros por segundo, olhar para um objeto distante no céu é como abrir uma janela para o passado. A luz do Sol leva 8 minutos para alcançar a Terra; a de Alfa Centauri, uma das estrelas mais próximas do nosso Sistema Solar, demora mais de quatro anos.
Quando Edwin Hubble observava a Galáxia de Andrômeda, estava vendo o brilho variável de suas estrelas emitido há 2,5 milhões de anos. E quando o Telescópio James Webb registrou a galáxia JADES-GS-z14-0, a 13,5 bilhões de anos-luz de distância, captou fótons emitidos pouco depois do nascimento do Universo. Isso significa que, se houver galáxias ainda mais distantes — e certamente há — seus fótons simplesmente ainda não tiveram tempo de chegar até nós. O tempo de existência do próprio Universo é o que limita nossa visão do Cosmos.
[ Imagem Infravermelha do NIRCam do Telescópio Espacial James Webb que registra a galáxia JADES-GS-z14-0, localizada a 13,5 bilhões de anos-luz de distância, a mais distante já registrada – Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA) ]
Além disso, ao medir a velocidade das galáxias mais distantes, percebemos que muitas delas se afastam de nós mais rápido que a luz — algo que só é possível porque é o próprio espaço entre as galáxias que está se expandindo. Isso significa que a luz de muitas outras galáxias, situadas além do nosso horizonte cósmico, jamais chegará até nós. Por isso, nunca saberemos onde — ou mesmo se — existem fronteiras para o Cosmos. Mas podemos calcular o tamanho da parte do Universo que conseguimos enxergar.
No início deste século, cientistas estudaram com profundidade a Radiação Cósmica de Fundo — uma espécie de “fóssil” da primeira luz emitida logo após o Big Bang. Nada no Universo é ao mesmo tempo tão antigo e tão distante quanto essa radiação. Assim, enxergamos seu brilho vindo de uma distância de cerca de 13,6 bilhões de anos-luz.
No entanto, como o Universo está em constante expansão, sabemos que essas regiões estão hoje muito mais distantes. Utilizando os dados do satélite WMAP, os cientistas mediram a velocidade com que essa radiação está se afastando e, combinando essas informações com os dados mais recentes sobre a expansão acelerada do Cosmos, conseguiram estimar o tamanho do chamado “Universo Observável”: cerca de 93 bilhões de anos-luz de diâmetro.
[ Gráfico que representa o Universo Observável, com o Sistema Solar ao centro, cercado pela Via Láctea, galáxias próximas e depois as mais distantes, até a radiação cósmica de fundo nos limites do Universo Observável – Créditos: Pablo Carlos Budassi ]
93 bilhões de anos-luz. Um número tão imenso que escapa à nossa percepção. Para tentar imaginar, pense na Via Láctea — nossa galáxia — sendo comprimida até caber no tamanho de uma moeda de 10 centavos. A Via Láctea é enorme: cem mil anos-luz de diâmetro. Cem mil anos para a luz atravessá-la de ponta a ponta! Mas nessa escala, em que toda a Terra se reduziria a um minúsculo núcleo atômico, o limite do Universo observável estaria a cerca de 10 quilômetros de distância, em todas as direções. Uma moeda no centro de uma cidade, cercada por um Cosmos do tamanho de uma metrópole.
Viver em um Universo tão absurdamente vasto nos conduz a profundas reflexões filosóficas e científicas. Quão audaciosas são essas minúsculas criaturas, habitando um pequeno planeta ao redor de uma estrela comum na periferia de uma galáxia qualquer, para querer compreender a imensidão do Cosmos? Somos filhos deste Universo, compartilhando uma breve fração de sua existência em uma jornada épica para desvendar seus segredos.
E essa sede insaciável por conhecimento nos impulsiona a olhar cada vez mais alto, a construir instrumentos mais poderosos, a formular novas teorias e a imaginar tudo o que pode existir além destas fronteiras visíveis. Mesmo sabendo que jamais o alcançaremos por completo, é justamente esse mistério que transforma a exploração do Universo na mais grandiosa das aventuras humanas.—
Um estudo publicado na revista Nature Astronomy revelou uma galáxia espiral gigante, cinco vezes mais massiva que a Via Láctea, formada apenas dois bilhões de anos após o Big Bang. Batizada de “Big Wheel” (Roda Gigante), ela foi detectada pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA, surpreendendo os cientistas por ter se desenvolvido muito cedo na história do Universo.
O equipamento observou a Roda Gigante próxima a um quasar – uma região extremamente energética alimentada por um buraco negro supermassivo. A galáxia está a 11,7 bilhões de anos-luz da Terra e tem aproximadamente o mesmo diâmetro da nossa: cerca de 100 mil anos-luz.
Chamou a atenção dos pesquisadores, em especial, o disco em rotação bem definido, algo típico de galáxias espirais maduras. Isso foi confirmado por meio de medições feitas com um dos instrumentos do Webb, o espectrógrafo NIRSpec, que detectou o movimento do gás e das estrelas ao redor do núcleo da galáxia.
Esse movimento de rotação segue um padrão já conhecido pelos cientistas, chamado de curva de rotação plana. Em termos simples, isso quer dizer que as regiões mais distantes do centro da galáxia giram tão rápido quanto as mais próximas, o que normalmente só acontece em galáxias já bem desenvolvidas.
Além disso, a velocidade de rotação da Big Wheel está de acordo com a chamada relação de Tully-Fisher, que associa o tamanho e a rotação das galáxias. Ou seja, mesmo sendo muito antiga, ela já apresenta características semelhantes às das galáxias modernas, o que é inesperado para aquela fase inicial do Universo.
Galáxia Big Wheel, um enorme disco rotativo a 11,7 bilhões de anos-luz de distância. Sua espiral se estende por 100 mil anos-luz, o que faz dela a maior galáxia confirmada do início dos tempos. Galáxias próximas aparecem como bolhas azuis, com uma galáxia maior na parte inferior esquerda da mesma estrutura. Crédito: NASA / ESA
Observações do James Webb revolucionam entendimento da formação de galáxias
“Essa galáxia é espetacular por estar entre as maiores espirais já encontradas, especialmente em uma época tão precoce”, afirmou o astrônomo Charles Steidel, um dos autores da pesquisa, em um comunicado. Segundo ele, essa descoberta pode mudar a forma como entendemos a evolução das galáxias.
Uma possível explicação para o crescimento acelerado da Big Wheel é o ambiente em que ela se formou. A galáxia está numa região do espaço extremamente densa, com uma concentração de galáxias mais de dez vezes maior que a média. Esse tipo de local favorece fusões e o acúmulo de gás, que alimentam a formação de grandes galáxias.
De acordo com Sebastiano Cantalupo, coautor do estudo, a Big Wheel pode ter aproveitado a abundância de gás e a dinâmica da região para crescer rapidamente. As fusões com outras galáxias também podem ter ajudado a aumentar seu tamanho em pouco tempo.
O achado levanta dúvidas sobre os modelos atuais de formação galáctica. A existência de uma espiral tão grande e estruturada tão cedo pode obrigar os cientistas a repensar como e em que condições o Universo permitiu o nascimento de gigantes como essa.
Cart is empty 
