COSMOS-z3.1-A: um “aglomerado de aglomerados” em formação no Universo jovem

O COSMOS-z3.1-A é um proto-superaglomerado excepcionalmente massivo que ainda está se formando. Ele foi observado com desvio para o vermelho de 3,1 — uma janela para a época em que o Universo tinha cerca de 2,1 bilhões de anos. Segundo a equipe internacional, trata-se do ancestral mais distante já identificado de um superaglomerado de galáxias, oferecendo uma visão direta de como as maiores estruturas cósmicas atuais foram montadas a partir de sistemas menores. 15

Uma estrutura gigantesca, mas ainda inacabada

A massa estimada do COSMOS-z3.1-A é de cerca de 5.000 vezes a massa da Via Láctea. Simulações e estimativas baseadas na densidade da região sugerem que ele pode evoluir, ao longo de bilhões de anos, para um sistema de aglomerados mais massivo que o Aglomerado de Coma, um dos maiores aglomerados conhecidos no Universo próximo. Essa massa futura, porém, não é uma medição direta: depende dos modelos usados para projetar a evolução da estrutura. 2510

Ele não é um único aglomerado já estabilizado, de formato aproximadamente esférico. O mapa tridimensional revela vários núcleos densos e irregulares de protoglomerados, distribuídos por uma região de aproximadamente 90 × 70 × 60 megaparsecs comóveis. Extensões parecidas com filamentos parecem alimentar esses núcleos com matéria e galáxias.

Essa configuração situa o COSMOS-z3.1-A em uma região extremamente densa, onde filamentos da chamada teia cósmica se cruzam. É justamente esse ambiente que torna a descoberta rara para uma época tão antiga do Universo. 1

Como os astrônomos enxergaram a estrutura em 3D

O levantamento ODIN identificou grandes concentrações de galáxias emissoras de Lyman-alfa, uma assinatura útil para localizar galáxias muito distantes, usando imagens de banda estreita — principalmente da câmera DECam. Depois, a equipe combinou espectros obtidos pelo DESI em áreas amplas com observações direcionadas do Gemini South/GMOS e do Keck II/DEIMOS.

Os espectros permitiram confirmar as distâncias das galáxias e transformar uma concentração vista no céu em um mapa tridimensional. A distribuição das galáxias também ajudou a rastrear os filamentos que conectam os núcleos mais densos. 1

Um retrato do crescimento “de baixo para cima”

A descoberta reforça o modelo hierárquico de formação de estruturas. Nesse cenário, pequenos halos de matéria escura e grupos de galáxias surgem primeiro; depois, eles se fundem e acumulam matéria canalizada pelos filamentos da teia cósmica, formando aglomerados e superaglomerados.

O COSMOS-z3.1-A parece registrar essa etapa intermediária: em vez de um objeto único e maduro, é uma rede de protoglomerados distintos, inseridos em uma malha de filamentos que continua fornecendo material. 110

O que isso tem — e o que não tem — a ver com o James Webb

O resultado é separado de outra questão recente levantada por observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Espectros de uma pequena amostra de galáxias massivas do Universo jovem sugerem que algumas poderiam conter mais estrelas fracas e de baixa massa do que o esperado — uma população estelar chamada de “pesada na base”. Se essa hipótese se confirmar de modo mais amplo, a massa estelar inferida para certas galáxias poderia aumentar em cerca de três a quatro vezes. 4913

O COSMOS-z3.1-A mostra um possível caminho ambiental para a montagem rápida de galáxias: nós muito densos da teia cósmica, abastecidos continuamente por filamentos. Mas ele não resolve, por si só, o desafio apontado pelo JWST. Formar rapidamente um ambiente massivo de matéria escura é diferente de explicar a distribuição de massas das estrelas e a eficiência com que as galáxias converteram matéria em estrelas.

Próximos passos

O levantamento LSST, do Observatório Vera C. Rubin, deverá ampliar bastante a busca por regiões superdensas em grandes distâncias, com imagens profundas, repetidas e obtidas em várias faixas de luz. Ainda assim, observações espectroscópicas continuarão essenciais para medir posições tridimensionais com precisão e reconstruir a história dinâmica desses sistemas. O observatório já iniciou as operações do LSST. 13