Este é o primeiro protoaglomerado descoberto até agora, denominado LAGER-z7OD1, e hoje provavelmente evoluiu para um grupo de galáxias 3,7 quatrilhões de vezes a massa do Sol. Um protoaglomerado tão grande, tão antigo no Universo – apenas um piscar de olhos cósmico desde que o Universo surgiu – poderia conter algumas pistas vitais de como a fumaça primordial se dissipou e as luzes acenderam, permitindo que a luz fluísse livremente através do espaço.

Nosso Universo é um lugar extremamente interconectado. As galáxias podem parecer relativamente autocontidas, mas mais da metade de todas as galáxias estão gravitacionalmente ligadas em aglomerados ou grupos, estruturas enormes de centenas a milhares de galáxias.

O início de tais aglomerados no Universo não é algo desconhecido. Protoaglomerados foram encontrados quase tão longe quanto o LAGER-z7OD1, alguns até muito maiores, sugerindo que os aglomerados poderiam ter começado a se reunir muito mais rápido do que se pensava ser possível.

Mas o LAGER-z7OD1, de acordo com uma equipe de pesquisadores liderada pelo astrônomo Weida Hu, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, é especial. Pode revelar pistas sobre uma das etapas mais misteriosas da história do Universo: a Época da Reionização.

“O volume total das bolhas ionizadas geradas pelas galáxias membros é comparável ao volume do próprio protoaglomerado, indicando que estamos testemunhando a fusão das bolhas individuais e que o meio intergaláctico dentro do protoaglomerado está quase totalmente ionizado”, eles escreveram em seu estudo.

“LAGER-z7OD1, portanto, fornece um laboratório natural único para investigar o processo de reionização.”

O espaço nem sempre foi o lugar adorável e transparente que é hoje. Durante os primeiros 370 milhões de anos ou mais, ele foi preenchido com uma névoa quente e tenebrosa de gás ionizado. A luz foi incapaz de viajar livremente através desta névoa; ela espalhou elétrons livres e só.

Depois que o Universo esfriou o suficiente, prótons e elétrons começaram a se recombinar em átomos de hidrogênio neutros. Isso significava que a luz – não que houvesse muita, ainda – poderia finalmente viajar pelo espaço.

À medida que as primeiras estrelas e galáxias começaram a se formar, sua luz ultravioleta reionizou o hidrogênio neutro onipresente em todo o Universo: primeiro em bolhas localizadas ao redor das fontes ultravioleta e, em seguida, em áreas cada vez maiores à medida que as bolhas ionizadas se conectavam e se sobrepunham, permitindo todo o espectro de radiação eletromagnética fluir livremente.

Cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, o Universo foi completamente reionizado. Isso significa que é mais difícil sondar além deste ponto (cerca de 12,8 anos-luz de distância), mas também significa que o próprio processo de reionização é difícil de entender.

Idealmente, você precisa de objetos realmente brilhantes, cuja radiação ionizante possa cortar o hidrogênio neutro, e é isso que Hu e sua equipe estavam procurando com a pesquisa Lyman Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization (ou Galáxias Lyman-Alfa na Época da Reionização, na tradução livre). Estas são pequenas galáxias do Universo primitivo, formando estrelas a uma taxa incrível, o que significa que podem ser detectadas a distâncias bastante grandes, bem dentro da Época da Reionização. Isso os torna meios de sondagem úteis do período.

Em sua busca, os pesquisadores encontraram LAGER-z7OD1, uma região superdensa de galáxias em um volume tridimensional do espaço medindo 215 milhões por 98 milhões por 85 milhões de anos-luz. Este volume continha dois subprotoaglomerados distintos fundindo-se em um maior, com pelo menos 21 galáxias, 16 das quais foram confirmadas.

O volume total do espaço ionizado ao redor das galáxias era ligeiramente maior do que o volume do LAGER-z7OD1.

“Isso demonstra sobreposições substanciais entre bolhas individuais, indicando que as bolhas individuais estão no ato de se fundir em uma ou duas bolhas gigantes”, escreveram os pesquisadores.

Portanto, o protoaglomerado não apenas representa um excelente exemplo de seu tipo, fornecendo uma nova fonte de dados para estudar como essas estruturas se formam e emergem, bem como a formação de estrelas no início do Universo, ele oferece uma fonte única para estudar a formação e combinação de bolhas ionizadas durante a Época da Reionização.

No entanto, as novidades que surgirão com esse estudo ainda precisam ser descobertos. Como observam os pesquisadores, esse será o trabalho de telescópios mais poderosos do futuro, que serão mais capazes de observar os detalhes mais sutis do processo de reionização.

A pesquisa da equipe foi publicada na Nature Astronomy.