Um mapa na maior das escalas
Na escala de uma galáxia, a matéria parece granulosa e local. Afaste-se mil vezes e surge um padrão: as galáxias se alinham ao longo de filamentos e lâminas, que se encontram em nós densos e envolvem enormes regiões vazias. Os astrônomos chamam esse padrão de teia cósmica.
Suas partes têm nomes:
- Nós: aglomerados de galáxias, os lugares mais densos, onde os filamentos se cruzam.
- Filamentos: longas pontes de galáxias, gás e matéria escura entre os nós.
- Paredes (lâminas): estruturas achatadas entre os filamentos.
- Vazios: regiões quase vazias que ocupam a maior parte do volume do universo.
Como ela se formou
O universo primordial era quase perfeitamente uniforme, com ondulações de densidade de cerca de uma parte em cem mil, as mesmas vistas na radiação cósmica de fundo. A gravidade as ampliou. Regiões um pouco mais densas atraíram matéria, e as mais vazias se esvaziaram ainda mais.
Em 1970, Yakov Zeldovich mostrou que o colapso gravitacional acontece primeiro ao longo de um eixo, produzindo "panquecas" achatadas, depois filamentos, depois nós. Essa sequência, de lâminas a filamentos e aglomerados, ainda descreve a teia. A matéria escura faz a maior parte da atração porque há cerca de cinco vezes mais dela que de matéria comum; o gás e as galáxias se acomodam em seu esqueleto.
Grandes simulações de computador, como a Millennium Simulation (Springel et al., Nature, 2005), reproduzem a teia a partir dessas ondulações iniciais com fidelidade impressionante. A concordância entre estrutura simulada e observada é um dos apoios mais fortes do modelo cosmológico padrão.
Como ela é mapeada
O primeiro sinal claro veio dos levantamentos de desvio para o vermelho dos anos 1980. Em 1989, Margaret Geller e John Huchra encontraram a "Grande Muralha", uma lâmina de galáxias com centenas de milhões de anos-luz. Levantamentos posteriores, sobretudo o Sloan Digital Sky Survey, mapearam milhões de galáxias e transformaram a teia num atlas tridimensional detalhado.
Em 2014, Brent Tully e colegas usaram os movimentos das galáxias para definir nosso superaglomerado, Laniakea, com cerca de 500 milhões de anos-luz, com a Via Láctea na periferia (Nature, 2014).
Ver o gás dos filamentos diretamente é mais difícil porque ele é rarefeito. Desde 2019, observações profundas fotografaram gás brilhante ao longo de filamentos individuais, e em 2020 surtos rápidos de rádio, clarões de milissegundos cujo sinal é retardado por elétrons livres pelo caminho, foram usados para contar a matéria comum difusa entre as galáxias (Macquart et al., Nature, 2020). O resultado fechou boa parte da antiga lacuna no censo da matéria comum.
A comparação com o cérebro
Imagens da teia cósmica e de tecido neural se parecem, e em 2020 Franco Vazza e Alberto Feletti verificaram se a semelhança resiste à medição. Em várias estatísticas, como a distribuição das flutuações de densidade entre escalas e o número de conexões por nó, os números ficaram próximos, apesar de uma diferença de tamanho de cerca de 27 ordens de grandeza.
A leitura cuidadosa: dois processos muito diferentes chegam a estatísticas de rede comparáveis, provavelmente porque resolvem um problema parecido, ligar muitos nós com pouco material. Qual é esse problema comum, e se o universo processa informação como uma rede, é discutido na página O universo é uma rede neural?.
Questões em aberto
- Como as galáxias herdam rotação e forma dos filamentos em que estão.
- Quanta matéria comum está no gás mais quente e rarefeito dos filamentos.
- Se os vazios são tão vazios e numerosos quanto o modelo padrão prevê; a estatística dos vazios está virando um teste para a energia escura e a gravidade.
Conclusão
A teia cósmica é o esqueleto do universo: filamentos, paredes e aglomerados em torno de vazios imensos, crescidos pela gravidade a partir de pequenas ondulações primordiais e dominados pela matéria escura. Ela é mapeada em três dimensões por levantamentos de galáxias e, cada vez mais, vista diretamente no gás de seus filamentos.