A cerca de 10,4 bilhões de anos-luz da Terra, um aglomerado de galáxias chamado XLSSC 122 concentra no seu núcleo uma quantidade de massa que os modelos cosmológicos não previam para uma época tão antiga. Novas observações do Telescópio Espacial James Webb, da NASA, mostram que essa estrutura gigantesca já parecia madura num período em que os aglomerados mal começavam a se formar. A descoberta ainda não derruba as teorias vigentes, mas sugere que algumas estruturas cósmicas podem ter crescido mais rápido do que se imaginava.
O resultado vem de três estudos liderados por pesquisadores do IPAC, o centro de ciência e dados do Caltech dedicado à astrofísica e à ciência planetária. O primeiro deles, publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, registra arcos gigantes de luz ao redor do centro do aglomerado e um núcleo altamente concentrado. Com isso, o XLSSC 122 se torna o aglomerado de galáxias mais distante já conhecido a apresentar lente gravitacional forte. Os trabalhos foram apresentados em 17 de junho de 2026, durante o 248º encontro da Sociedade Astronômica Americana.
A lente gravitacional ocorre quando a gravidade de um objeto muito massivo curva e distorce a luz que vem de objetos situados atrás dele. No caso do XLSSC 122, o aglomerado está alinhado bem à frente de uma ou mais galáxias ainda mais distantes. Esse acaso favorável deu aos cientistas uma ferramenta precisa para mapear como a massa se distribui dentro da estrutura, inclusive a parte que não emite luz.
Kyle Finner, cientista do IPAC e autor principal do primeiro artigo, lembra a reação da equipe ao receber as imagens:
“Quando recebemos as primeiras imagens do JWST, dissemos: ‘uau, olha isso, há lente forte vindo deste aglomerado!’”, contou Finner. “O XLSSC 122 agora estabeleceu o recorde de aglomerado de galáxias mais distante a exibir lente forte, o que é uma ferramenta valiosa para os astrônomos.”
Um aglomerado maduro demais para o meio-dia cósmico
O XLSSC 122 pertence a uma fase da história do universo conhecida como “meio-dia cósmico”, há aproximadamente 10 bilhões de anos. Foi a era mais intensa de formação estelar, quando as galáxias produziam estrelas em ritmo até cem vezes maior que o observado hoje. Nesse mesmo período, os aglomerados de galáxias se tornavam cada vez mais comuns, à medida que sistemas menores se fundiam em estruturas maiores.
O problema é que o XLSSC 122 não parece ter seguido esse roteiro gradual. As novas medições mostram uma quantidade notavelmente grande de massa acumulada na região central. Pelos modelos cosmológicos padrão, o crescimento de estruturas tão massivas deveria ter sido mais lento, o que torna um núcleo tão concentrado especialmente surpreendente nesse estágio inicial do cosmos.
“O XLSSC 122 é um dos primeiros aglomerados que conhecemos a se formar no universo, e tem uma concentração de massa que não concorda com as previsões do nosso modelo cosmológico”, afirmou Finner.
O aglomerado não é uma novidade absoluta. Ele foi identificado em 2014 num levantamento em raios X feito pelo telescópio espacial XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia. Observações posteriores com o Hubble ajudaram a estabelecer sua distância e confirmaram que ele parecia desenvolvido demais para a idade, mas não revelaram sinais claros de lente forte. Esses sinais só apareceram quando o Webb captou os arcos curvos de luz característicos ao redor do centro do aglomerado.
“Antes do JWST, não conseguíamos fazer ciência neste nível no universo distante e primitivo”, disse o pesquisador.
Arcos de luz que pesam a matéria escura invisível
As distorções observadas pelo Webb são causadas, em sua maior parte, por algo que os astrônomos não conseguem ver diretamente: a matéria escura. O XLSSC 122 tem estrelas e gás quente, mas essas formas comuns de matéria respondem por apenas uma pequena fração do efeito de lente. A maior parte da distorção vem de uma substância que não foi detectada diretamente por meio da luz, embora sua influência gravitacional seja sustentada por um amplo conjunto de evidências astronômicas.
Estima-se que a matéria escura seja cerca de cinco vezes mais abundante que a matéria comum, aquela que forma estrelas, planetas e tudo o que nos cerca. Sua gravidade ajuda a manter as galáxias coesas e molda a imensa rede cósmica de grupos, aglomerados e filamentos. Por isso, saber como ela estava distribuída bilhões de anos atrás é uma forma poderosa de testar as teorias sobre a evolução do universo desde o Big Bang, ocorrido há cerca de 13,8 bilhões de anos.
“A lente forte é uma maneira de medir a matéria escura sem realmente ver a matéria escura”, explicou Finner. “Ela nos dá uma sonda sensível dos nossos modelos cosmológicos.”
Para investigar o mistério, Finner e seus colaboradores conduziram mais dois estudos com o Webb, assinados como primeiros autores por Zachary Scofield e Hyungjin Joo, da Universidade Yonsei. Em conjunto, os três artigos oferecem um retrato muito mais completo do aglomerado e novas pistas sobre como essas estruturas se formavam durante o meio-dia cósmico, segundo o comunicado divulgado pelo IPAC.
Uma fusão de galáxias ainda em andamento
No segundo trabalho, também publicado na The Astrophysical Journal Letters, a equipe usou outra técnica, a lente gravitacional fraca. Ao contrário da lente forte, que gera distorções evidentes como os arcos registrados pelo Webb, a lente fraca altera apenas sutilmente o formato aparente das galáxias de fundo. Como essas mudanças são difíceis de identificar uma a uma, os astrônomos recorrem a métodos estatísticos para detectá-las.
As duas abordagens se complementam. A lente forte é especialmente útil para medir a massa concentrada perto do centro do aglomerado, enquanto a lente fraca revela como a matéria se espalha pelas regiões externas. “A lente gravitacional fraca consegue restringir a massa muito mais longe, então você obtém uma imagem melhor da área ao redor do aglomerado”, disse Finner.
Ao combinar essas medições com observações em raios X e em ondas de rádio feitas por outros telescópios, os cientistas concluíram que o XLSSC 122 ainda passa por um processo de fusão. Suas galáxias continuam se juntando enquanto o aglomerado maior toma forma. A análise mais ampla também reforçou a conclusão anterior de que uma quantidade incomum de massa está concentrada perto do centro.
O terceiro estudo, intitulado “Maduro, mas ainda crescendo”, descreve a detecção da luz intra-aglomerado mais antiga já registrada, o brilho tênue de estrelas espalhadas entre as galáxias do aglomerado. Segundo os pesquisadores, esse trabalho revelou uma conexão inesperada entre essa luz estelar dispersa e a distribuição da matéria escura perto do centro do aglomerado, algo que pode mudar a forma como os astrônomos estudam o universo primitivo.
Ainda não está claro se o XLSSC 122 é uma exceção rara ou o primeiro sinal de que os modelos cosmológicos subestimam a velocidade com que as grandes estruturas se formaram. Responder a essa dúvida vai exigir encontrar outros aglomerados tão antigos e tão concentrados quanto ele.
