Colisão de aglomerados de galáxias contesta teoria padrão da cosmologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/09/2023

Imagem composta do aglomerado de galáxias em interação El Gordo, mostrando luz de raios X do Observatório Chandra em azul, dados ópticos do VLT em vermelho, verde e azul, e emissão infravermelha do Spitzer em vermelho e laranja.
[Imagem: NASA/CXC/Rutgers/J. Hughes et al; ESO/VLT-SOAR/Rutgers/F. Menanteau;NASA/JPL/Rutgers/F. Menanteau]

El Gordo

Astrônomos captaram a imagem de uma colisão entre dois aglomerados massivos de galáxias que aconteceu quando o Universo tinha apenas metade da sua idade atual.

O problema é que, segundo a teoria padrão da cosmologia, não poderia haver tal colisão quando o Universo era tão jovem.

De acordo com o modelo padrão de cosmologia, conhecido como Lambda-CDM (Λ-CDM), primeiro as galáxias se formaram, e então teria sido necessário muito tempo para que elas se combinassem em aglomerados maiores.

As novas observações contestam isso mostrando que dois aglomerados de galáxias extremamente grandes colidiram a uma velocidade muito alta quando o Universo tinha apenas metade da sua idade atual.

O par de aglomerados em questão é conhecido como El Gordo, um nome adequado, visto que sua massa é cerca de 2.000 trilhões de vezes a do Sol (2 seguido de quinze zeros). O novo estudo utiliza uma estimativa atualizada de sua massa que é muito mais precisa, eliminando uma importante fonte de incerteza anterior, reforçando a suspeita de que El Gordo é mesmo uma pedra no sapato para a teoria Λ-CDM.

A massa foi estimada usando o desvio da luz das galáxias de fundo, cuja forma parece distorcida graças à atração gravitacional de El Gordo - um pouco como uma lupa. Esta massa de "lente fraca" foi obtida usando o telescópio espacial Hubble, mas bate com resultados mais recentes do telescópio espacial James Webb e outros estudos usando outros métodos. A massa do super aglomerado agora tem uma incerteza de apenas 10%.

• Nossa visão do Universo está ultrapassada?

Estes são alguns exemplos das galáxias que não deveriam existir, mas que foram fotografadas pelo James Webb.
[Imagem: G. Brammer/University of Copenhagen-NASA/ESA/CSA/I. Labbe]

Outros exemplos de conflitos com a teoria

Elena Asencio, da Universidade de Bonn, na Alemanha, e seus colegas usaram simulações detalhadas da interação entre os dois aglomerados originais para estimar a velocidade com que eles colidiram. A seguir, eles fizeram uma simulação cosmológica para estimar quantos aglomerados podem ser considerados análogos ao que era El Gordo pouco antes da colisão.

Os resultados revelam que a tensão das observações com a teoria é muito severa para qualquer velocidade de colisão plausível. Além disso, a incerteza remanescente na massa de El Gordo já não desempenha um papel significativo.

E El Gordo não é o único exemplo de colisão de aglomerados em desacordo com a teoria. "O aglomerado da Bala é outro exemplo de colisão altamente energética entre dois aglomerados de galáxias, embora em uma época posterior. Considerada em combinação com El Gordo, a situação se torna ainda pior para a Λ-CDM. E vários outros exemplos são conhecidos e mencionados em nosso estudo," disse Indranil Banik, da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido.

E, mais recentemente, os dados do telescópio James Webb mostram várias galáxias individuais que se formaram muito mais rapidamente do que o previsto pela teoria.

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