Os cientistas anunciaram recentemente que confirmaram a “superestrutura cósmica maior e medida de forma mais confiável” no universo observável. Este gigante, entrelaçado por galáxias, aglomerados de galáxias e matéria escura, é chamado de “Quipu”. A sua escala é tão grande que se estende por cerca de 1,4 mil milhões de anos-luz ao longo do espaço cósmico, quebrando oficialmente o recorde da maior estrutura do Universo conhecido.

A pesquisa foi liderada pelo Instituto Max Planck de Física Extraterrestre e pelo Instituto Max Planck de Física da Alemanha, e foi concluída em conjunto com cientistas da Espanha e da África do Sul. Ao analisar o mapa de distribuição de aglomerados de galáxias no céu desenhado pelo satélite de raios X ROSAT, eles gradualmente bloquearam e reconstruíram a distribuição tridimensional desta superestrutura.

O líder do projeto, Hans Berlinger, destacou que se observarmos a distribuição de aglomerados de galáxias em uma região de concha esférica a cerca de 416 milhões a 826 milhões de anos-luz de distância da Terra, uma enorme estrutura que se estende desde as altas latitudes do céu do norte até perto da borda do céu do sul será particularmente atraente. Este é Quipu.

Esta estrutura é composta por 68 enormes aglomerados de galáxias, com uma massa total de aproximadamente 2×10¹⁷ massas solares. Seu comprimento excede 400 megaparsecs (aproximadamente 1,4 bilhão de anos-luz) e seu volume excede significativamente a anteriormente famosa "Grande Muralha Sloan" (aproximadamente 1,1 bilhão de anos-luz).

Esta descoberta é inseparável do trabalho básico do satélite ROSAT. Sendo o primeiro satélite a completar um levantamento de raios X de todo o céu, o ROSAT varreu todo o céu com um telescópio de raios X de alta resolução desde 1990, registando a radiação de alta energia emitida pelo gás quente entre aglomerados de galáxias e estabelecendo um catálogo detalhado de aglomerados de galáxias para os cientistas.

À medida que os principais observatórios continuaram a medir as distâncias destes enxames de galáxias nas décadas seguintes, a equipa de investigação foi capaz de construir um mapa de distribuição tridimensional da matéria mais preciso. Foi nesse “mapa cósmico” que Quipu foi identificada como a maior superestrutura conhecida até agora, a um bilhão de anos-luz da Terra.

O artigo de pesquisa enfatiza que, para determinar com precisão os principais parâmetros cosmológicos, como a taxa de expansão, a densidade da matéria e a geometria do universo, o impacto das estruturas locais de grande escala nos dados observacionais deve ser totalmente considerado.

Esses efeitos incluem modificações sutis da radiação cósmica de fundo em micro-ondas por campos gravitacionais em grande escala, curvatura dos caminhos da luz através de lentes gravitacionais e mudanças nas medições da constante de Hubble causadas pelo "fluxo geral" causado pela distribuição de matéria em grande escala, a última das quais pode ser produzida por enormes concentrações de massa com até 250 megaparsecs de distância.

No trabalho mais recente, a equipe conduziu a primeira avaliação sistemática de estruturas de grande escala no céu, na faixa de 130 a 250 megaparsecs. Entre as cinco superestruturas mais significativas selecionadas, Quipu ficou em primeiro lugar tanto em comprimento quanto em massa.

A pesquisa mostra que este tipo de superestrutura não é um “caso especial” extremamente raro: elas acomodam cerca de 45% dos aglomerados de galáxias, 30% das galáxias e cerca de um quarto da matéria, mas ocupam apenas cerca de 13% do volume do universo. Eles são um componente extremamente importante da estrutura em grande escala do universo.

As observações também mostram que a densidade espacial das galáxias próximas destas superestruturas é significativamente maior do que no ambiente de aglomerados de galáxias isolados, sugerindo que as redes gravitacionais em grande escala têm uma influência importante na formação e evolução das galáxias.

Ao mesmo tempo, simulações numéricas baseadas no atual modelo cosmológico Λ-CDM (matéria escura fria Lambda) também forneceram uma estrutura em grande escala semelhante a Quipu, fornecendo suporte teórico para esta observação, mostrando que esta descoberta é altamente consistente com a estrutura cosmológica padrão.

Os cientistas apontam que uma estrutura material tão grande deve deixar vestígios do chamado "efeito Sachs-Whorf integrado" na radiação cósmica de fundo, que é a mudança sutil na energia dos fótons à medida que passam por um poço de potencial gravitacional que evolui ao longo do tempo.

A equipe de pesquisa procurou esse sinal nos dados do satélite Planck e de fato encontrou sinais consistentes com a intensidade esperada pela teoria. No entanto, a significância estatística não foi suficiente para excluir completamente a possibilidade de flutuações aleatórias, pelo que ainda é necessária uma verificação subsequente dos dados mais precisa.

Jon, que participou na investigação, enfatizou que mesmo que estas correções tragam apenas um desvio de alguns pontos percentuais na superfície, à medida que a precisão das observações cosmológicas continua a melhorar, elas tornar-se-ão cada vez mais críticas no futuro, relacionadas com a nossa fina caracterização da natureza geral do Universo.

Em outras palavras, para compreender o universo com um nível de precisão de “alguns por cento”, a existência e distribuição de superestruturas em grande escala não podem mais ser simplesmente ignoradas.

O nome "Quipu" vem do sistema de nós utilizado pela civilização Inca para registrar informações - "Knotting", pois o formato da superestrutura no espaço lembra uma fibra principal com fios ramificados.

O nome também presta homenagem ao Observatório Europeu do Sul no Chile, onde muitas medições importantes de distância foram concluídas, e os artefatos de corda com nós incas exibidos no museu local também constroem, até certo ponto, uma ponte histórica e cultural para esta descoberta cósmica.

Os investigadores salientaram que esta descoberta não só fornece uma nova “régua” para mapearmos a distribuição da matéria no universo, mas também fornece um campo experimental único para testar modelos cosmológicos e estudar a formação e evolução de galáxias em diferentes ambientes.

Superestruturas como Quipu mostram que a maior "teia cósmica" do universo não é apenas um cenário de fundo, mas também tem um impacto substancial nas medições cósmicas mais sofisticadas da humanidade hoje, moldando assim a nossa compreensão do destino e da origem do universo.