Astrônomos descobrem que nossa galáxia está dentro de uma “panqueca” de matéria escura.

A Via Láctea não está simplesmente “à deriva” num vazio gigantesco do espaço, solta e sem amarras. Novas análises indicam que a nossa galáxia pode estar inserida numa folha de matéria escura, de um jeito que lembra um mirtilo dentro de uma panqueca.

Ao mapear como galáxias se deslocam nas proximidades cósmicas, é possível inferir o puxão gravitacional de uma massa invisível - a matéria escura fria. Esse tipo de estudo sugere que o nosso bairro do Universo talvez seja bem mais “arquitetado” do que se supunha.

O trabalho, liderado pelo astrónomo Ewoud Wempe, da Universidade de Groningen (Países Baixos), propõe uma explicação coerente para três peculiaridades locais que há anos intrigam os astrónomos: o Local Sheet, o Local Void e o quiet Hubble flow.

Por que o quiet Hubble flow perto do Local Group é tão estranho?

Há muito tempo, as tentativas de modelagem encontram dificuldades para reproduzir o quiet Hubble flow na vizinhança do Local Group - isto é, uma expansão local surpreendentemente suave e regular. Em princípio, a massa combinada da Via Láctea e de Andrômeda deveria deformar esse escoamento com um “tranco” gravitacional mais visível.

No artigo publicado, a equipa resume o problema: as observações podem ser compatíveis com o ΛCDM (o modelo Lambda de matéria escura fria para a evolução do Universo), mas isso só funciona bem se a massa estiver fortemente concentrada num plano até cerca de 10 megaparsecs (Mpc) - aproximadamente 33 milhões de anos-luz - com a densidade superficial aumentando à medida que nos afastamos do Local Group, além de vazios profundos acima e abaixo desse plano.

Local Sheet: um plano surpreendentemente “achatado” de galáxias

O Local Sheet é a estrutura em que o Local Group está alojado: um arranjo incomumente plano, quase como uma lâmina, que inclui a Via Láctea, Andrômeda (a galáxia grande mais próxima de nós) e várias galáxias vizinhas.

A existência dessa configuração tão “chapada” é, por si só, um indício de que a distribuição de massa local pode ter uma geometria preferencial - e não ser apenas um amontoado irregular.

Local Void: um bolsão esvaziado que parece empurrar as galáxias

Ao lado do Local Sheet fica o Local Void, uma região estranhamente pouco povoada. Dali, as galáxias parecem afastar-se, e a velocidade do Local Group para longe do Local Void é frequentemente descrita como “peculiar” - um movimento que não se encaixa de forma trivial nas expectativas mais simples.

Essa escassez de galáxias é interpretada como sinal de baixa densidade de matéria (visível e invisível), o que altera a forma como a gravidade “puxa” o que está em volta.

Como a equipa testou a hipótese: 31 galáxias e simulações desde o Universo primordial

Para investigar os três enigmas em conjunto, Wempe e colaboradores analisaram os movimentos de 31 galáxias relativamente isoladas no espaço local, compilados ao longo de décadas por levantamentos de grande escala. A escolha por galáxias isoladas não foi casual: por sofrerem menos interferência gravitacional de vizinhos próximos, elas tendem a funcionar como marcadores mais fiáveis da expansão local.

Com esses dados, os investigadores rodaram simulações que começam no Universo inicial. A distribuição de massa usada como base foi derivada do fundo cósmico de micro-ondas, um sinal remanescente do Big Bang. O objetivo era reproduzir tanto os movimentos dessas 31 galáxias quanto os da Via Láctea e de Andrômeda.

O resultado foi claro: as simulações só batiam com as observações quando certas condições eram impostas - especificamente, quando a massa ao nosso redor era organizada como uma estrutura em forma de folha, com vazios acima e abaixo.

A folha de matéria escura por trás do Local Sheet (e por que ela resolve tudo “de uma vez”)

Se essa folha existir, ela oferece uma explicação direta e elegante para os três fenómenos:

• Como já se sabe, a distribuição e a densidade de matéria escura no Universo tendem a aparecer refletidas na distribuição de galáxias. Assim, uma folha subjacente de matéria escura se manifestaria na organização plana das galáxias - exatamente o que observamos como Local Sheet.
• Uma folha massiva exerceria atração gravitacional e tenderia a “puxar” matéria das regiões adjacentes. Com isso, espaços menos densos em ambos os lados seriam uma consequência natural, ajudando a explicar o Local Void.
• A própria geometria planar reduz o componente de gravidade “apontando para dentro” em direção ao Local Group quando comparada a configurações mais esféricas. Isso permite que galáxias mais externas acompanhem a expansão de forma mais uniforme, produzindo o quiet Hubble flow.

O que torna a proposta forte: não exige física exótica

Um ponto particularmente convincente é que não é necessário inventar uma astrofísica nova e “exótica” para encaixar a ideia. Folhas e filamentos são componentes conhecidos da teia cósmica, e os processos capazes de gerar essas estruturas já foram discutidos em vários estudos.

A parte mais relevante, aqui, não é apenas a possibilidade de existir uma folha - mas o facto de que, segundo as novas simulações, a dinâmica das galáxias no nosso recorte do Universo parece exigir uma configuração desse tipo, ao mesmo tempo em que permanece compatível com a física, os modelos e as teorias atuais.

O que observar a seguir (e quais são as implicações para o nosso “endereço” cósmico)

Se a nossa vizinhança estiver mesmo embutida numa folha de matéria escura, isso muda a forma como interpretamos movimentos “peculiares” e medições locais de expansão: parte do que parecia anómalo pode ser apenas o reflexo de uma geometria subestimada. Também reforça a necessidade de cartografar com mais precisão as velocidades e distâncias de galáxias próximas, porque pequenas revisões nesses parâmetros podem alterar a reconstrução do campo gravitacional local.

Além disso, essa hipótese abre espaço para testar previsões observacionais específicas: uma folha deve deixar assinaturas na forma como as galáxias se distribuem acima e abaixo do plano, e em como as velocidades se alinham com esse arranjo. Levantamentos mais completos e medições de distância mais rigorosas podem confirmar (ou refutar) a presença dessa arquitetura.

Declaração do autor e publicação

“Estamos a explorar todas as configurações locais possíveis do Universo inicial que, no fim, poderiam levar ao Local Group”, afirmou Wempe. “É ótimo que agora tenhamos um modelo consistente, por um lado, com o modelo cosmológico atual e, por outro, com a dinâmica do nosso ambiente local.”

A pesquisa foi publicada na revista Nature Astronomia.