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O que é a teia cósmica?

Quando você se afasta o suficiente, nosso universo tem uma estrutura muito incomum.

• Composta por enormes filamentos de galáxias separados por vazios gigantes, a teia cósmica é o nome que os astrônomos dão à estrutura do nosso universo.
• Por que nosso universo tem essa estrutura peculiar semelhante a uma teia?
• A resposta está em processos que ocorreram nas primeiras centenas de milhares de anos após o Big Bang.

Olhando para o céu noturno, parece que as estrelas e galáxias estão espalhadas de uma forma mais ou menos aleatória. Este, entretanto, não é realmente o caso. O universo não é uma confusão aleatória de objetos; tem uma estrutura composta de galáxias e gás. Os cosmologistas chamam essa estrutura de teia cósmica .

A teia cósmica é composta de filamentos interconectados de galáxias aglomeradas e gases espalhados pelo universo e separados por vazios gigantes. O maior desses filamentos que encontramos até agora é a Grande Muralha Hércules-Corona Borealis, que tem uma extensão impressionante de 10 bilhões de anos-luz e contém vários bilhões de galáxias. Quanto aos vazios, o maior é o vazio de Keenan, Barger e Cowie (KBC), que tem um diâmetro de 2 bilhões de anos-luz. Dentro de um segmento do vazio esférico KBC encontra-se a Via Láctea e Nosso planeta .

Em conjunto, essas características dão ao universo uma aparência espumosa. No entanto, quando você se afasta o suficiente, esse padrão desaparece e o universo parece ser um pedaço homogêneo de galáxias. Os astrônomos têm um nome encantador para essa homogeneidade repentina - o Fim da Grandeza. Em escalas menores, entretanto, podemos ver que o universo realmente tem uma estrutura bastante magnífica. Isso levanta a questão: como essa estrutura surgiu?

Tudo começa com um estrondo

O próprio espaço tem níveis de energia flutuantes. Pares incrivelmente pequenos de partículas e antipartículas estão surgindo espontaneamente e se aniquilando mutuamente. Essa 'ebulição' do espaço também estava acontecendo no início do universo. Normalmente, esses pares de partículas se destroem, mas o expansão rápida do universo primitivo impediu que isso acontecesse. À medida que o espaço se expandia, o mesmo acontecia com essas flutuações, causando discrepâncias na densidade do universo.

Uma visualização das flutuações quânticas.

Wikimedia Commons

Como a matéria atrai matéria por meio da gravidade, essas discrepâncias explicam por que a matéria se aglutinou em alguns lugares e não em outros. Mas isso não explica totalmente a estrutura da teia cósmica. Após o período inflacionário (cerca de 10^-32segundos após o Big Bang), o universo estava cheio de plasma primordial aglomerando-se devido às discrepâncias acima mencionadas. À medida que essa matéria se aglutinou, criou uma pressão que neutralizou a gravidade, criando ondulações semelhantes a uma onda sonora na matéria do universo. Os físicos chamam isso de ondulações oscilações acústicas bariônicas .

Simplificando, essas ondulações são o produto da matéria regular e da matéria escura. A matéria escura apenas interage com outras coisas por meio da gravidade, então a pressão que causa essas ondulações não a afeta - ela permanece no centro da ondulação, sem se mover. Assuntos regulares, entretanto, são empurrados para fora. Pouco menos de 400.000 anos após o Big Bang, o universo esfriou o suficiente para que a pressão que empurra a matéria para fora seja liberada por meio de um processo chamado desacoplamento de fótons .

Uma ilustração artística dos anéis formados por oscilações acústicas bárions.

Zosia Rostomian, Laboratório Nacional Lawrence Berkeley

Como resultado, o assunto está bloqueado. Alguma matéria regular retorna ao centro da ondulação devido à atração gravitacional da matéria escura. O resultado é um alvo: matéria no meio e matéria em um anel ao redor do meio. Por causa disso, os físicos sabem que é mais provável que você encontre uma galáxia 500 milhões de anos-luz longe de outra galáxia do que você está para encontrar uma a 400 ou 600 milhões de anos-luz de distância. Simplificando, as galáxias tendem a ser encontradas nos anéis externos desses bullseyes cósmicos.

Juntos, esses processos produziram a gigantesca rede de coisas que compõe nosso universo. Claro, existem muitos outros processos que entram na produção da teia cósmica, mas eles estão fora do escopo deste artigo. Para os interessados ​​em observar como seria essa estrutura, estão com sorte: o astrônomo Bruno Coutinho e seus colegas desenvolveram uma visualização 3D interativa da estrutura do universo, que você pode acessar aqui .

The Cosmic Web, ou: Como é o universo em uma escala MUITO grande?

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