James Webb encontra aglomerado gigante que desafia modelos do Universo

O Telescópio Espacial James Webb identificou uma concentração inesperada de matéria em um antigo aglomerado de galáxias, localizado a cerca de 10,4 bilhões de anos-luz da Terra. A descoberta sugere que grandes estruturas cósmicas podem ter se desenvolvido mais rapidamente do que preveem alguns modelos científicos.

Conhecido como XLSSC 122, o aglomerado já apresentava tamanho, organização e uma região central com grande concentração de massa em uma época na qual estruturas desse porte ainda estavam começando a se formar.

As descobertas foram reveladas pelo Caltech/IPAC, centro de ciência e dados para astrofísica e ciência planetária do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos. Os resultados fazem parte de três estudos publicados na revista científica The Astrophysical Journal Letters, entre 2025 e 2026.

As observações também colocaram o XLSSC 122 como o aglomerado de galáxias mais distante conhecido a apresentar forte lente gravitacional. O fenômeno permitiu aos cientistas investigar como a matéria, incluindo a matéria escura, está distribuída na estrutura.

Aglomerado se formou antes do esperado

Um dos pontos que mais chamou a atenção dos pesquisadores foi a quantidade de massa concentrada no centro do XLSSC 122. Os modelos cosmológicos indicam que estruturas gigantes deveriam crescer gradualmente, à medida que sistemas menores se juntassem. O aglomerado, porém, já possuía um núcleo altamente concentrado há cerca de 10 bilhões de anos.

De acordo com Kyle Finner, cientista do Caltech/IPAC e autor principal de um dos estudos, essa concentração não corresponde ao esperado pelo modelo cosmológico analisado pela equipe.

Naquela época, o Universo atravessava uma fase conhecida como meio-dia cósmico, período de intensa formação estelar. As galáxias produziam estrelas em taxas até 100 vezes maiores do que as observadas atualmente. Os aglomerados também começavam a se tornar mais comuns conforme sistemas menores se uniam.

O resultado não significa, por enquanto, que os modelos cosmológicos estejam incorretos. Será necessário analisar outros aglomerados antigos para descobrir se o XLSSC 122 é uma exceção ou parte de um padrão mais amplo.

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Como o Webb mapeou a matéria escura

Para investigar o XLSSC 122, os cientistas aproveitaram um fenômeno chamado lente gravitacional. O efeito acontece quando um objeto muito massivo fica entre a Terra e uma fonte de luz mais distante. Sua gravidade curva a luz que passa ao redor, funcionando como uma espécie de lente natural no espaço.

No caso do XLSSC 122, existem galáxias ainda mais distantes atrás do aglomerado. A enorme massa da estrutura distorce a luz desses objetos e cria arcos visíveis nas imagens do James Webb.

Ao medir essas distorções, os pesquisadores conseguem calcular onde a massa está concentrada, mesmo quando parte dela não pode ser vista diretamente. É justamente nesse ponto que entra a matéria escura. Esse componente não emite luz e, por isso, não aparece diretamente nas imagens dos telescópios. A existência é identificada pelos efeitos gravitacionais provocados sobre a matéria e a luz ao redor.

A matéria escura é estimada como cerca de cinco vezes mais abundante do que a matéria comum, responsável pela formação de estrelas, planetas e outros objetos visíveis.

Com os arcos registrados pelo Webb, os pesquisadores conseguiram investigar como esse componente invisível estava distribuído em uma estrutura existente há aproximadamente 10 bilhões de anos.

Gigante cósmico ainda está crescendo

Apesar da grande concentração de massa, o XLSSC 122 ainda não havia terminado de se formar. Os cientistas chegaram a essa conclusão combinando diferentes observações, incluindo outro fenômeno conhecido como lente gravitacional fraca.

Enquanto a lente forte produz distorções evidentes, como os arcos registrados pelo Webb, a lente fraca provoca mudanças muito menores nas formas das galáxias ao fundo.

As duas técnicas funcionam de maneira complementar. A lente forte ajuda a medir a massa concentrada perto do centro. A fraca permite investigar regiões mais afastadas.

Ao combinar essas informações com observações em raios X e rádio, os pesquisadores descobriram que o XLSSC 122 ainda passa por um processo de fusão. Isso significa que as galáxias continuam se aproximando e interagindo enquanto o aglomerado maior toma forma.

Mesmo ainda em crescimento, a estrutura já apresentava uma quantidade elevada de massa concentrada no centro, característica que reforça o interesse dos cientistas pelo objeto.

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Luz pode revelar matéria escura

Outra descoberta veio de uma luminosidade muito mais discreta observada entre as galáxias. Conhecida como luz intracúmulo, essa emissão é produzida por estrelas que deixaram suas galáxias de origem e ficaram espalhadas pelo espaço dentro do aglomerado.

Segundo os pesquisadores, o Webb realizou a detecção mais antiga conhecida desse tipo de luz. Essas estrelas podem ser arrancadas de suas galáxias durante encontros e colisões. A presença delas espalhadas pelo XLSSC 122 reforça as evidências de que o aglomerado ainda está em processo de fusão.

Mas outro detalhe chamou a atenção. Perto do centro do aglomerado, a distribuição dessa luz acompanha a localização da matéria escura calculada a partir das lentes gravitacionais.

Na prática, as estrelas dispersas parecem formar um rastro visível semelhante ao desenho produzido pela matéria escura invisível. Se essa relação também aparecer em outros aglomerados, a luz intracúmulo poderá se tornar uma ferramenta para mapear a matéria escura em diferentes momentos da história do Universo.

Achado testa modelos cosmológicos

O XLSSC 122 não foi descoberto agora. O aglomerado foi identificado em 2014 durante um levantamento de raios X realizado pelo observatório espacial XMM-Newton, da Agência Espacial Europeia.

Observações posteriores do Telescópio Espacial Hubble ajudaram a calcular a distância e já indicavam que a estrutura parecia desenvolvida para a idade. O James Webb permitiu avançar nessa investigação ao revelar claramente os arcos produzidos pela forte lente gravitacional.

Agora, os pesquisadores pretendem procurar dezenas de outros aglomerados formados em períodos semelhantes. Uma amostra maior permitirá descobrir se a concentração encontrada no XLSSC 122 é rara ou se outras estruturas gigantes também se desenvolveram mais rapidamente do que indicam os modelos atuais.

Caso o mesmo padrão apareça em outros aglomerados antigos, algumas previsões sobre a velocidade de formação das grandes estruturas cósmicas poderão precisar de ajustes.

Foto: NASA, ESA, CSA; Kyle Finner (Caltech/IPAC); Processamento de imagem: Robert Hurt (Caltech/IPAC-SELab) (NASA, ESA, CSA; Kyle Finner (Caltech/IPAC))