Quipu: a maior superestrutura do Universo, com 200 quatriliões de massas solares

Será possível compreender o Universo sem percebermos as maiores estruturas que existem no seu interior? Em teoria, é pouco provável.

Na prática, é impossível. Objectos verdadeiramente gigantes podem enviesar a forma como interpretamos o cosmos.

Astrónomos identificaram a maior estrutura do Universo conhecida até agora, baptizada de Quipu, em referência a um sistema de registo e medição dos Incas. A sua massa é impressionante: 200 quatriliões de massas solares.

A astronomia lida diariamente com números enormes. Ainda assim, mesmo neste contexto, 200 quatriliões é uma grandeza tão descomunal que raramente aparece.

Quipu em escala: massa e dimensão da superestrutura

E se a massa extraordinária de Quipu não bastasse para chamar a atenção, a sua extensão fá-lo de certeza. Este objecto - classificado como uma superestrutura - estende-se por mais de 400 megaparsecs. Isso corresponde a mais de 1,3 mil milhões de anos-luz.

Uma estrutura desta dimensão tem, inevitavelmente, de influenciar o que a rodeia, e compreender essas consequências é essencial para percebermos o Universo. De acordo com investigação recente, o estudo de Quipu e de outras superestruturas pode ajudar a clarificar como as galáxias evoluem, a refinar os nossos modelos cosmológicos e a aumentar a precisão das medições cosmológicas.

O trabalho, intitulado "Unveiling the largest structures in the nearby Universe: Discovery of the Quipu superstructure", foi aceite para publicação na revista Astronomy and Astrophysics. O autor principal é Hans Bohringer, do Max Planck Institute.

"Para uma determinação precisa dos parâmetros cosmológicos, precisamos de compreender os efeitos da estrutura local de grande escala do Universo nas medições", escrevem os autores.

"Incluem modificações do fundo cósmico de micro-ondas, distorções das imagens do céu pela lente gravitacional de grande escala e a influência de movimentos de escoamento de grande escala nas medições da constante de Hubble."

Superestruturas são entidades gigantescas que reúnem grupos de enxames de galáxias e superenxames. São tão massivas que colocam à prova o que julgamos saber sobre a evolução do Universo. Algumas chegam a ser tão grandes que entram em tensão com os modelos de evolução cosmológica.

Quipu é a maior estrutura alguma vez encontrada no Universo. Ela e as outras quatro superestruturas identificadas pela equipa concentram:

• 45% dos enxames de galáxias;
• 30% das galáxias;
• 25% da matéria;
• e ocupam uma fracção de volume de 13%.

A imagem referida no estudo ajuda a perceber a origem do nome. Os quipu eram dispositivos de registo feitos com cordas com nós, em que a informação era codificada com base na cor, na ordem e na quantidade.

"Esta vista dá a melhor impressão da superestrutura como um filamento longo com pequenos filamentos laterais, o que motivou a designação Quipu", explicam os autores no artigo.

Como foi encontrada: o levantamento CLASSIX em raios X

No seu trabalho, Bohringer e os co-investigadores localizaram Quipu e mais quatro superestruturas num intervalo de distâncias entre 130 e 250 Mpc. Para identificar e analisar estas superestruturas, recorreram a enxames de galáxias em raios X, no âmbito do seu levantamento Cosmic Large-Scale Structure in X-rays (CLASSIX) Cluster Survey.

Os enxames de galáxias observados em raios X podem incluir milhares de galáxias e grandes quantidades de gás intra-enxame extremamente quente, que emite raios X. Essas emissões são fundamentais para mapear a massa das superestruturas. Os raios X assinalam as regiões mais densas de concentração de matéria e a teia cósmica subjacente. Na prática, funcionam como marcadores que facilitam a identificação de superestruturas.

Os autores sublinham que "a diferença na densidade de galáxias em torno de enxames de campo e de membros de superestruturas é notável". Isto poderá dever-se ao facto de os enxames de campo serem, em média, menos massivos do que os enxames inseridos na superestrutura, e não necessariamente a uma menor densidade de galáxias nesses enxames de campo.

Porque é que as superestruturas afectam as medições cosmológicas

Seja qual for a causa, a massa destas superestruturas exerce uma influência enorme sobre a nossa capacidade de observar, medir e interpretar o cosmos. "Estas grandes estruturas deixam a sua marca nas observações cosmológicas", escrevem os autores.

Uma dessas marcas surge no Fundo Cósmico de Micro-ondas (CMB), a radiação fóssil do Big Bang e uma das principais linhas de evidência a seu favor. As propriedades do CMB ajustam-se às previsões teóricas com uma precisão quase cirúrgica.

No entanto, a gravidade das superestruturas altera o CMB quando este as atravessa, através do efeito Integrated Sachs-Wolfe (ISW), originando flutuações no CMB. Essas flutuações são artefactos em primeiro plano difíceis de remover, introduzindo interferências na interpretação do CMB e, por extensão, do próprio Big Bang.

As superestruturas também podem influenciar medições da constante de Hubble, um valor fundamental em cosmologia que descreve a velocidade de expansão do Universo. Embora as galáxias se afastem devido à expansão, existem também velocidades locais, chamadas velocidades peculiares ou movimentos de escoamento.

Para medir a expansão com clareza, é necessário separar esses movimentos locais do efeito de expansão. A enorme massa das superestruturas afecta esses movimentos de escoamento e, assim, distorce as estimativas da constante de Hubble.

A investigação assinala ainda que estas estruturas massivas podem modificar e deformar as imagens do céu por lente gravitacional de grande escala, o que também pode introduzir erros nas medições.

Por outro lado, as simulações do modelo Lambda CDM geram superestruturas como Quipu e as outras quatro. O Lambda CDM é o nosso modelo padrão da cosmologia do Big Bang e explica muito do que observamos no Universo, incluindo a sua estrutura em grande escala.

"Encontramos superestruturas com propriedades semelhantes em simulações baseadas em modelos cosmológicos Lambda-CDM", escrevem os autores.

O destino de Quipu na evolução cósmica

Fica, assim, evidente que estas superestruturas são decisivas para compreendermos o Universo. Contêm uma fracção relevante da matéria e condicionam o ambiente à sua volta de formas fundamentais. Para clarificar a sua natureza e o seu impacto, será necessária investigação adicional.

"Investigação de seguimento interessante sobre os nossos resultados inclui, por exemplo, estudos da influência destes ambientes na população e evolução de galáxias", escrevem os autores.

Segundo o estudo, estas superestruturas não serão permanentes. "Na evolução cósmica futura, estas superestruturas estão destinadas a fragmentar-se em várias unidades em colapso. São, portanto, configurações transitórias", explicam Bohringer e os seus co-investigadores.

"Mas, no presente, são entidades físicas especiais com propriedades características e ambientes cósmicos especiais que merecem atenção especial."

Este artigo foi publicado originalmente no Universe Today. Leia o artigo original.

Uma versão anterior deste artigo foi publicada em Fevereiro de 2025.