O que os lugares mais vazios do universo podem contar — e como a tecnologia está ajudando a descobrir isso

“Com os vazios, temos o poder de enfrentar a maioria dos enigmas cosmológicos mais interessantes”, diz Alice Pisani, professora pesquisadora em cosmologia no Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), do Centro Nacional de Pesquisa Científica da França.

Mas, afinal, o que são vazios cósmicos?

Após o Big Bang, o universo era uma sopa uniforme de partículas subatômicas. Mas, ao longo de milhões de anos, à medida que a matéria esfriou e se estabilizou em átomos, os contornos da teia cósmica começaram a surgir.

Ao longo de bilhões de anos, essa teia passou a atrair gravitacionalmente nuvens de gás, aglomerados de galáxias e outros objetos cósmicos para sua estrutura. À medida que mais matéria é puxada para a teia, os espaços entre seus filamentos se ampliam, formando vazios.

Pequenos “subvazios” podem se abrir entre aglomerados de galáxias, com tamanhos de 10 ou 20 milhões de anos-luz. Mas os vazios podem crescer. E muito. O Vazio de Boötes, também conhecido como o “Grande Nada”, por exemplo, se estende por mais de 300 milhões de anos-luz.

Chamá-los de vazios cósmicos pode ser “enganoso”, disse Pisani ao Wired, “porque acabamos pensando que um vazio significa ausência total. Mas, na verdade, os vazios que estudamos nunca estão realmente vazios. Existem galáxias muito pequenas e de baixa massa dentro dessas regiões pouco densas.” O Vazio de Boötes, por exemplo, contém algumas dezenas de galáxias — ainda assim muito menos do que as milhares esperadas em uma área de tamanho semelhante.

Por serem relativamente pobres em matéria, os vazios cósmicos permaneceram fora do alcance observacional até o final da década de 1970. Até então, as posições das galáxias eram mapeadas como pontos bidimensionais no céu, mas o desenvolvimento de mapas tridimensionais da distribuição de galáxias revelou pela primeira vez os contornos da teia cósmica, expondo a existência dos vazios.

Nos últimos anos, uma série de novos levantamentos com telescópios impulsionou uma explosão de descobertas de vazios, como o Dark Energy Survey Instrument (DESI), no Arizona, e o telescópio espacial europeu Euclid. Esses instrumentos devem mapear mais de 100 mil vazios no espaço, oferecendo uma visão sem precedentes dessas estruturas. Ainda assim, essas pesquisas representarão apenas uma fração dos muitos milhões de vazios estimados no universo observável.

“Só nos últimos 10 anos o campo evoluiu significativamente com novas tecnologias”, disse à Wired Nico Schuster, cosmólogo e especialista em vazios cósmicos no CPPM. “Isso nos permite observar muito mais galáxias do que antes e, finalmente, investigar a teia cósmica com muito mais profundidade, encontrar mais vazios e resolvê-los melhor.”

Ao mesmo tempo, simulações computacionais mais avançadas da teia cósmica ajudaram a preencher lacunas no conhecimento sobre a evolução dos vazios ao longo do tempo, permitindo modelar centenas de milhares deles — uma ordem de magnitude maior do que era possível há poucos anos, segundo Schuster.

O que podemos aprender com os vazios?

Por serem relativamente dispersos, os vazios oferecem uma rara visão dos efeitos mais “simples” da gravidade, sem as complicações de objetos massivos e caóticos, como aglomerados de galáxias. Por isso, cosmólogos usam esses ambientes para testar teorias modificadas da gravidade e os limites da relatividade geral.

Na prática, os pesquisadores analisam como “traçadores” — como galáxias, halos de matéria escura e outros objetos — se movem por meio dos vazios e comparam essas observações com previsões dos modelos cosmológicos.

Eles também são ambientes ideais para estudar a energia escura, termo usado para descrever o que estaria acelerando a expansão do universo. Como os vazios têm pouca matéria, os efeitos da energia escura podem ser observados com mais clareza.

“Em regiões com muita matéria, o impacto da energia escura não é tão evidente”, explica Pisani. “Ela está lá, mas não conseguimos ver bem. Os vazios não são apenas dominados por energia escura, eles são as primeiras regiões do universo onde esse componente domina.”

Eles também podem ajudar a entender nossa posição no espaço. Alguns cientistas sugerem, inclusive, que nossa galáxia pode estar localizada em um gigantesco “supervazio”.

“A próxima década de levantamentos deve realmente ajudar a consolidar nossa ciência, obter melhores restrições e testar novas físicas”, diz Schuster. “Estamos vivendo uma era de ouro da cosmologia, especialmente dos vazios.”