Os astrônomos geralmente evitam a Zona de Evitação. Quando um deles não fez isso, ela descobriu uma estrutura cósmica gigantesca que poderia explicar a velocidade muito alta da nossa galáxia.
Imagem do superaglomerado de velas espiando da zona de prevenção da Via LácteaOlhe para o céu noturno de um lugar com uma boa vista e você verá uma faixa espessa da Via Láctea estendendo-se por todo o céu. Mas essas estrelas e poeira, descrevendo o disco de nossa galáxia, não são bem-vindas pelos astrônomos que estudam as galáxias localizadas além da nossa. Parece uma espessa faixa de pára-brisa nebulosa, um borrão que torna nosso conhecimento do Universo incompleto. Os astrônomos chamam de
Zona de Evitação .
Renée Kraan-Korteweg tem tentado ao longo de sua carreira descobrir o que está por trás dessa zona. Pela primeira vez, ela encontrou sinais de algo surpreendente ao fundo, quando, na década de 1980, encontrou indícios de um potencial aglomerado de objetos visíveis em velhas placas fotográficas. Nas décadas seguintes, sugestões de uma estrutura em larga escala continuaram a fluir.
Este ano, Kraan-Korteweg e seus colegas anunciaram que haviam descoberto uma enorme estrutura espacial: um superaglomerado de milhares e milhares de galáxias. Esse grupo se estende por mais de 300 milhões de anos-luz e se espalha acima e abaixo do plano galáctico, como um gigante escondido atrás de uma lanterna. Os astrônomos chamam isso de
Superaglomerado de Vela , porque está localizado aproximadamente no local da
constelação de Vela .
Rene Kraan-Korteweg, astrônomo da Universidade da Cidade do CaboAqueles que empurraram a Via Láctea
A Via Láctea, como todas as galáxias no espaço, está se movendo. Tudo no Universo está em constante movimento devido à expansão do próprio Universo, mas desde a década de 1970, os astrônomos estão cientes de mais um movimento, chamado
velocidade peculiar . Este é um fluxo separado no qual estamos envolvidos.
O grupo local de galáxias - que inclui a Via Láctea, Andrômeda e várias dezenas de pequenos vizinhos - se move a uma velocidade de 600 km / s em relação à radiação residual do Big Bang.
Nas últimas décadas, os astrônomos calcularam tudo o que poderia puxar e empurrar um grupo local - aglomerados próximos de galáxias, superaglomerados, paredes de aglomerados e vazios cósmicos que têm um efeito gravitacional em nosso grupo que não pode ser negligenciado.
O maior rebocador é o
superaglomerado Shapley , um monstro pesando 50 milhões de bilhões de energia solar, localizado a 500 milhões de anos-luz da Terra (e não muito longe do superaglomerado Sails na esfera celeste). Ele é responsável por 25-50% da velocidade peculiar do grupo local.
Imagem da Via Láctea a partir do satélite Gaia , mostrando nuvens escuras de poeira cobrindo a vista das galáxias e do Universo localizado atrás delasO movimento restante não pode ser explicado por estruturas já descobertas por astrônomos. Portanto, os astrônomos continuam a olhar mais longe para o Universo, contando objetos mais distantes que contribuem para a atração gravitacional geral da Via Láctea. A atração gravitacional diminui com o aumento da distância, mas esse efeito é um pouco confuso devido ao aumento no tamanho dessas estruturas. “Quanto mais mapas crescem”, diz
Mike Hudson , um cosmologista da Universidade de Waterloo, no Canadá, “os objetos cada vez maiores que as pessoas encontram à beira de um espaço visível. Continuamos a olhar cada vez mais longe, mas logo além dos limites da visibilidade há montanhas cada vez maiores. ” Até agora, os astrônomos levaram em conta apenas o que é responsável pela velocidade de 450-500 km / s do movimento do grupo local.
No entanto, os astrônomos ainda não peneiravam a Zona de Evitação com o mesmo cuidado. E a descoberta do superaglomerado Parusov mostra que pode haver algo grande lá, fora do nosso acesso.
Em fevereiro de 2014, Kraan-Korteweg e
Michael Klaver , astrônomo da Universidade do Cabo Ocidental da África do Sul, decidiram marcar o Superaglomerado de Vela como parte de uma observação que durou seis noites no telescópio anglo-australiano na Austrália. Kraan Korteweg sabia onde os acúmulos mais densos de gás e poeira estavam na Zona de Prevenção. Ela apontou para pontos individuais nos quais eles tinham a melhor chance de ver algo através dessa zona. O objetivo era criar uma "espinha dorsal", como ela chama, de uma estrutura. Claver, já experiente com essa ferramenta, teve que ler as distâncias para galáxias individuais.
Este projeto os ajudou a concluir que o superaglomerado Sails realmente existe e que ocupa 20-25% do céu. Mas eles ainda não sabem o que está acontecendo em seu centro. "Vemos as paredes atravessando a Zona de Prevenção, mas não temos dados sobre o local onde eles se cruzam devido à poeira", disse Kraan-Korteweg. Como essas paredes interagem umas com as outras? Eles começaram a se fundir? Existe um núcleo mais denso escondido pelo brilho da Via Láctea?
E, o mais importante, qual é a massa do superaglomerado Sails? Afinal, é a massa responsável pela atração gravitacional e pelo aparecimento de uma estrutura.
Como ver através da névoa
Embora a poeira e as estrelas da Zona bloqueiem a luz nas faixas óptica e infravermelha, as ondas de rádio podem penetrar nessa área. Com isso em mente, a Kraan-Korteweg desenvolveu um plano para usar um farol de espaço para marcar tudo além das partes mais densas da Zona de Prevenção.
O plano é baseado no hidrogênio, o gás mais simples e mais comum do universo. O hidrogênio atômico consiste em um único próton e um elétron. Essas partículas têm uma propriedade quântica, como a rotação, que pode ser imaginada como uma pequena flecha presa a cada uma das partículas [mas é melhor imaginá-la como um momento de momento / aprox. transl.]. Para partículas constituintes de hidrogênio, esses spins podem apontar em uma direção ou em direções opostas. Às vezes, o giro muda de direção - um átomo paralelo se torna antiparalelo. Quando isso acontece, o átomo emite um fóton de luz com um certo comprimento de onda.
Uma das 64 antenas que compõem o telescópio MeerKAT na África do SulA probabilidade de emitir uma onda de rádio por um átomo é pequena, mas se você coletar uma grande quantidade de hidrogênio neutro, a probabilidade total aumentará. Felizmente para Kraan-Korteweg e seus colegas, muitas galáxias do cluster Sails têm grandes reservas desse gás.
Durante as observações de 2014, ela e Claver viram sinais de que jovens estrelas foram encontradas em muitas das galáxias que encontraram. "E se há estrelas jovens, significa que elas se formaram recentemente, o que significa que há gás", disse Kraan-Korteweg, já que o gás é o material do qual as estrelas são feitas.
A Via Láctea também possui seu próprio hidrogênio - outra neblina em primeiro plano que interfere nas observações. Mas a expansão do Universo pode ser usada para determinar a radiação de hidrogênio localizada no aglomerado de velas. A extensão afasta as galáxias situadas fora do grupo local e muda as ondas de rádio em direção à parte vermelha do espectro. "Essas linhas de emissão são separadas para que possam ser contadas seletivamente", diz Thomas Jareth, astrônomo da Universidade da Cidade do Cabo que participou da equipe que descobriu o superaglomerado Sails.
E, embora o trabalho de Kraan-Korteweg durante toda a sua carreira já tenha detectado 5.000 galáxias no superaglomerado, ela está confiante de que a observação suficientemente sensível na faixa de rádio desse hidrogênio neutro pode triplicar essa quantidade e nos revelar as estruturas por trás da parte mais densa do disco da Via Láctea.
É aqui que o radiotelescópio MeerKAT entra em cena. Está localizado próximo à pequena cidade deserta de Carnarvon, na África do Sul, e em breve se tornará o radiotelescópio mais sensível da Terra. Sua última, 64ª antena foi instalada em outubro, mas até agora várias antenas precisam ser conectadas e verificadas. Metade da matriz de 32 placas terá que ganhar até o final de 2017 e estará totalmente operacional no início de 2018.
Este ano, Kraan-Korteweg tentou obter tempo para observações usando essa meia matriz, mas se seu pedido por 200 horas não for atendido, ela espera ter 50 horas já em toda a matriz. Nos dois casos, a sensibilidade será a mesma, exatamente a mesma necessária para ele e seus colegas detectarem sinais de rádio de hidrogênio neutro de milhares de galáxias individuais localizadas a centenas de anos-luz de nós. Armado com esses dados, eles poderão marcar toda a estrutura do cluster.
Bacias hidrográficas cósmicas
Hélène Courtois, astrônoma da Universidade de Lyon, adota uma abordagem diferente para marcar um superaglomerado. Ela desenha mapas do universo que ela compara às bacias hidrográficas. Em certas partes do céu, as galáxias migram na mesma direção, assim como a chuva nas bacias hidrográficas flui para um lago ou riacho. Ele e seus colegas estão procurando fronteiras, em lados diferentes dos quais a matéria gravita em diferentes direções.
Helen Courtois, astrônoma da Universidade de LyonAlguns anos atrás, Courtois e colegas usaram esse método para tentar definir nossa estrutura local em larga escala chamada
Laniakea . Courtois explica a importância de definir essa estrutura pelo fato de que, embora tenhamos definições de galáxias e aglomerados galácticos, não há uma definição universalmente aceita das estruturas de larga escala do Universo - como superaglomerados e paredes.
O problema, em particular, é que, para uma determinação estatisticamente rigorosa, simplesmente não temos superaglomerados suficientes. Podemos listar apenas aqueles que conhecemos, mas os superaglomerados, como estruturas pré-fabricadas constituídas por milhares de galáxias, demonstram um número indefinido de variedades.
Courtois e colegas agora estão mudando sua atenção ainda mais. "As velas são bastante interessantes", diz Courtois. "Quero medir a captação da gravidade, as fronteiras, a fronteira de Parusov." Ela usa seus próprios dados para determinar os fluxos que se deslocam em direção e para longe das velas, para que a quantidade de massa atraída por eles possa ser estimada. Ao comparar essas linhas de fluxo com o mapa de Kraan-Korteweg, mostrando a localização dos aglomerados físicos de galáxias, eles podem estimar a densidade do superaglomerado de velas e seu tamanho. "Esses dois métodos são completamente complementares", acrescentou Courtois.
Esses dois astrônomos agora estão construindo em conjunto um mapa das velas. No final, eles esperam poder usá-lo para determinar a massa das velas, que será a última peça do quebra-cabeça do movimento do grupo local - “essa é uma incompatibilidade que nos assombra há 25 anos”, diz Kraan-Korteweg. E mesmo que o superaglomerado não seja responsável pelo movimento remanescente, a coleta de sinais do que está por trás da Zona de Prevenção ajudará a entender nosso lugar no Universo.