Não existe um superaglomerado
As maiores estruturas do Universo são fantasmas, em processo de autodestruição.
Crédito da imagem: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Instituto de Física de Racah/Universidade Hebraica), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), o ACS Science Team e ESA, de Abell 1689.
Fui confiado à sua lealdade e aceito por sua traição; ofereces a minha morte àqueles a quem prometeste a minha vida. Você sabe quem você está destruindo aqui? É você mesmo. – Victor Hugo
Quando você olha para o céu noturno, as estrelas da Via Láctea estão literalmente em toda parte. Através de um telescópio, bilhões e bilhões dessas estrelas são visíveis, mas é quando olhamos além essas estrelas, na vastidão vazia do espaço, que vemos o que está além.
Muito do que vemos são, na verdade, estrelas dentro de nossa própria galáxia que são muito fracas para serem vistas sem um telescópio de grande abertura, mas olhando além delas são galáxias distantes, milhões ou até bilhões de anos-luz de distância. E embora existam algumas galáxias por aí que existem em relativo isolamento – conhecidas como galáxias de campo – também existem grandes concentrações delas que podemos ver.
Essas concentrações geralmente estão na extremidade inferior, como vemos em nosso grupo local, que consiste em Andrômeda e na Via Láctea como nossos dois maiores membros, seguidos pela galáxia do Triângulo, muito menor, e algumas dúzias de galáxias irregulares ainda menores, como a Galáxia do Triângulo. Nuvens de Magalhães.
Crédito da imagem: André Z. Colvin , via Wikimedia Commons.
Mas além desses pequenos grupos isolados estão enormes aglomerados de galáxias, onde milhares das galáxias do tamanho da Via Láctea (e maiores) estão todas concentradas na mesma região do espaço, gravitacionalmente unidas, onde eventualmente se fundirão em uma galáxia superdimensionada. Alguns desses gigantes já estão a caminho de se tornarem as monstruosidades definitivas do Universo!
Crédito da imagem: Digitized Sky Survey 2, NASA, do aglomerado de galáxias gigante Abell 2029.
Mas, embora esses aglomerados sejam incrivelmente grandes e densos, muitas vezes contendo mais de um quatrilhão estrelas - ou 1.000.000.000.000.000 massas solares – abrangendo dezenas ou mesmo centenas de milhões de anos-luz, o Universo tem estruturas que se tornam aparentes em escalas ainda maiores.
Você vê, se nós mapeássemos todo as galáxias em uma região do espaço, descobriríamos que pequenos grupos de galáxias – grupos como o nosso – se alinham em estruturas que parecem gavinhas ou filamentos. Onde dois filamentos se cruzam, vemos aglomerados, ou até mesmo regiões mais densas de galáxias. E onde o maior número de filamentos se junta, é onde vivem os aglomerados mais ricos de todos. E as regiões intermediárias? Vazios cósmicos escancarados, regiões gigantes de espaço quase vazio, com apenas galáxias pequenas e esparsas que estão (muito provavelmente) frequentemente abaixo do nosso limiar para detectá-las.
Em grandes escalas, é assim que o Universo se parece.
Mas e quanto a estruturas ainda maiores do que clusters? E essa vasta rede cósmica?
Certamente você já ouviu o termo superaglomerado antes, onde nossa Via Láctea e grupo local fazem parte de uma estrutura cósmica gigante que inclui os outros grupos de galáxias próximos e o aglomerado gigante de Virgem, formando nosso superaglomerado local (Virgem). E o nosso superaglomerado é apenas um dos muitos, que se arranjam juntos, formando uma estrutura ainda maior!
Crédito da imagem: Richard Powell de http://www.atlasoftheuniverse.com/nearsc.html , sob C.C.-by-S.A.-2.5. Esta imagem abrange cerca de 500 milhões de anos-luz de raio.
Nas maiores escalas de todas, essas estruturas filamentosas, conectadas em nós e com vastos vazios vazios entre eles, formam uma teia cósmica. Pensamos nisso - o estrutura em grande escala do universo – para ser o máximo em como o Universo se parece. O fato de que nossas melhores simulações de gravitação, aquelas que incluem a mistura certa de matéria normal, matéria escura e energia escura, reproduzem com precisão arbitrária o Universo que realmente observamos, nos diz que pensar estamos no caminho certo para entender a física do Universo em que vivemos.
Crédito da imagem: NASA, ESA e E. Hallman (Universidade do Colorado, Boulder), via http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/hst_img_20080520.html .
Mas aqui está a coisa: só porque algo parece uma estrutura não significa necessariamente isso é uma estrutura.
Considere uma das estruturas mais simples do Universo: um próton e um elétron, separados por uma distância de apenas cerca de 100 picômetros.
Crédito da imagem: Certi-Care de 2005, recuperado através do site (dúbio), http://216.237.157.40/ionetics/silkywater/waterintro.htm .
Você faria presumir , como fiz acima, que seria um átomo de hidrogênio. Claro, isso poderia ser, mas apenas se o próton e o elétron tivessem energias cinéticas pequenas o suficiente para que pudessem se unir! Se esse elétron estivesse se movendo perto da velocidade da luz, o próton e o elétron se separariam rapidamente e não estariam unidos!
Por que eu traria algo tão pequeno quanto um átomo ao falar sobre as maiores escalas do Universo? Porque esse mesmo princípio – do que está vinculado e do que não está vinculado – se aplica.
Crédito da imagem: R. Brent Tully ( EUA Havaí ) e outros ., SDvision, DP, CEA / Saclay , de Laniakea, nosso superaglomerado local de galáxias.
Esta imagem acaba de ser divulgada: um mapa do superaglomerado Laniakea, uma estrutura que contém a nós mesmos, o Aglomerado de Virgem e muitos outros aglomerados grandes e pequenos. A bolha laranja tem aproximadamente 500 milhões de anos-luz de diâmetro e contém aproximadamente cem quatrilhões massas solares, ou cerca de 100.000 vezes a massa da Via Láctea.
Mas é mesmo uma estrutura?
Aqui está a coisa. Se o Universo fosse só feito de matéria normal, teríamos a expansão do Universo lutando contra a atração gravitacional de todas as estruturas dentro dele. Dado um período de tempo grande o suficiente, não apenas aglomerados, mas superaglomerados e estruturas filamentares ainda maiores entrariam em colapso e formariam entidades ligadas progressivamente cada vez maiores com o passar do tempo.
Crédito da imagem: R. G. Clowes / UCLan , do Enorme-LQG.
Estruturas contendo não apenas milhares, mas milhões ou mesmo bilhões de galáxias, estruturas que abrangem bilhões ou mesmo dezenas de bilhões de anos-luz de tamanho, poderiam ser gravitacionalmente ligados um ao outro, eventualmente se contraindo e se fundindo para formar uma única galáxia tão grande que rivalizaria com o Universo atualmente observável!
Se o nosso universo só tivesse assunto normal, teríamos algumas explicações sérias a dar.
Captura de tela de http://www.huffingtonpost.com/2014/05/27/biggest-thing-in-universe-video_n_5365111.html .
Mas não vivemos em um Universo feito exclusivamente de matéria, normal ou Sombrio. Vivemos em um universo dominado por energia escura , ou uma energia intrínseca ao próprio espaço.
E isso muda tudo.
Crédito da imagem: The Cosmic Perspective / Jeffrey O. Bennett, Megan O. Donahue, Nicholas Schneider e Mark Voit.
Porque nos primeiros oito bilhões de anos da existência do Universo, as estruturas cresceram e cresceram, todo escalas. Galáxias se formaram e se fundiram, grupos e aglomerados se formaram e se atraíram, com muitos se fundindo, e estruturas em escalas ainda maiores começaram a se formar, à medida que a atração gravitacional começou a atrair essas estruturas umas para as outras contra a expansão do Universo.
Mas sobre seis bilhões de anos atrás, o Universo começou a acelerar . E isso significa que quaisquer estruturas que já não estivessem gravitacionalmente unidas, nunca seriam . Em vez disso, a expansão acelerada do Universo funcionaria para separá-los.
Crédito da imagem: Science Photo Library / Take 27 Ltd, via http://fineartamerica.com/ .
Isso é exatamente o que vemos acontecendo, lembre-se. Ainda podemos ver os efeitos gravitacionais desses grupos gigantes, aglomerados e conjuntos de aglomerados, e eles ainda Veja como um superaglomerado quando consideramos contagens de galáxias e densidades relativas, mas a realidade é que essas coleções gigantes de aglomerados de galáxias que chamamos de superaglomerados não são estruturas vinculadas , e nunca diminuirá de tamanho ou terá seus clusters de membros mesclados.
Graças às propriedades do Universo em que vivemos – graças à energia escura, ou ao fato de que o próprio espaço tem uma energia intrínseca, diferente de zero – o que atualmente chamamos de superaglomerados não são normalmente ligados gravitacionalmente e, em vez disso, se separam à medida que o tempo continua a passar em nosso Universo em aceleração.
Crédito da imagem: o COMBO-17 Survey / ESO, via http://www.eso.org/public/images/potw1304a/ .
Então aproveite os outros membros do superaglomerado de Laniakea pelo que eles são: grupos e aglomerados de galáxias que não estão ligados a nós nem uns aos outros, que são próximos e maciços o suficiente para afetar nossas velocidades através do espaço, mas não próximos e maciços o suficiente para alterar nossa destino cósmico ou nos unir no futuro. Ainda podemos chamá-los de superaglomerados, mas eles podem não ser tão super, afinal!
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