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Em um dos primeiros estudos astrofísicos sobre o “amanhecer cósmico” (período que compreende o início do universo, quando as primeiras estrelas surgiram), uma equipe internacional de pesquisadores conseguiu informações importantes sobre as primeiras galáxias que se formaram.
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Usando dados do radiotelescópio indiano SARAS 3, astrônomos liderados pela Universidade de Cambridge, no Reino Unido, foram capazes de observar o universo muito jovem – apenas 200 milhões de anos após o Big Bang – e especificar limites na massa e na produção de energia das primeiras estrelas e galáxias.
Eles fizeram isso enquanto procuravam pelo sinal conhecido como “linha de hidrogênio de 21 centímetros”, que não foi detectado. Essa não detecção possibilitou que os cientistas fizessem outras determinações sobre o período, permitindo-lhes descartar certos cenários, como galáxias que foram aquecedores ineficientes de gás cósmico e produtores eficientes de emissões de rádio.
Embora ainda não possamos observar diretamente essas primeiras galáxias, os resultados, descritos em um artigo publicado nesta segunda-feira (28) na revista Nature Astronomy, representam um passo importante na compreensão de como nosso universo se transformou de algo praticamente vazio para um espaço cheio de estrelas.
Segundo o site Phys.org, o projeto Square Kilometre Array (SKA) – envolvendo dois telescópios de próxima geração que devem ser concluídos até o fim desta década – provavelmente será capaz de fazer imagens do universo primitivo, mas para os telescópios atuais o desafio é detectar o sinal cosmológico das primeiras estrelas irradiadas por espessas nuvens de hidrogênio.
É este sinal que é chamado de linha de 21 centímetros – um indicativo de rádio produzido por átomos de hidrogênio. Análises feitas com radiotelescópios como o Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen (REACH) podem nos dizer sobre populações inteiras de galáxias ainda mais antigas. Os primeiros resultados do REACH são esperados para o início de 2023.
No início deste ano, os mesmos autores deste mais recente estudo desenvolveram um método que, segundo eles, lhes permitirá ver através da névoa do universo primitivo e detectar a luz das primeiras estrelas. Algumas dessas técnicas já foram colocadas em prática na pesquisa atual.
Em 2018, outro grupo de pesquisa, que opera o experimento EDGES, publicou um artigo que sugeria uma possível detecção dessa luz mais antiga. O sinal relatado foi extraordinariamente forte em comparação com o que é esperado na imagem astrofísica mais simples do universo primitivo. No entanto, os dados do SARAS 3 contestaram essa detecção, e o resultado do EDGES continua aguardando a confirmação por observações independentes.
Nessa abordagem mais recente, a equipe liderada por Cambridge testou uma variedade de cenários astrofísicos que poderiam potencialmente explicar o resultado do EDGES, mas não encontraram um sinal correspondente.
Trabalhando com colaboradores na Índia, Austrália e Israel, a equipe usou técnicas de modelagem estatística para detectar o sinal nos dados do SARAS 3. “Estávamos procurando um sinal com uma certa amplitude”, disse Harry Bevins, estudante de doutorado do Laboratório Cavendish, de Cambridge, e principal autor do artigo. “Mas, ao não encontrar esse sinal, pudemos colocar um limite em sua profundidade. Isso, por sua vez, começa a nos informar sobre o quão brilhantes eram as primeiras galáxias”.
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Esse estudo observacional, pioneiro em muitos aspectos, exclui cenários em que as primeiras galáxias eram mais de mil vezes mais brilhantes que as galáxias presentes em sua emissão de banda de rádio e eram aquecedoras pobres de gás hidrogênio.
“Nossos dados também revelam algo que já foi sugerido antes, que as primeiras estrelas e galáxias poderiam ter tido uma contribuição mensurável para a radiação de fundo que apareceu como resultado do Big Bang e que tem viajado em nossa direção desde então”, disse Eloy de Lera Acedo, cientista do Laboratório Cavendish que coliderou a pesquisa.
“É incrível ser capaz de olhar tão longe no tempo – para apenas 200 milhões de anos após o Big Bang – e poder aprender sobre o universo primitivo”, disse Bevins.
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