Estas podem ser as primeiras estrelas do universo

Por , em 5.03.2018

Impressão artística de como as primeiras estrelas provavelmente se pareciam

Hoje, não conseguimos imaginar um céu sem estrelas, mas essa foi uma realidade por milhões de anos.

Enquanto esse tema ainda é cercado de mistérios, os cientistas podem ter finalmente descoberto quando surgiram as primeiras estrelas do universo: uma nova pesquisa indica que foi cerca de 180 milhões de anos após o Big Bang.

O projeto EDGES detectou um sinal de rádio que pode ter sido desencadeado quando a luz das primeiras estrelas começou a interagir com o gás hidrogênio que preenchia o espaço vazio primordial.

Se mais estudos confirmarem esse sinal, ele abrirá uma nova linha de pesquisa cosmológica e oferecerá novos enigmas para os físicos desvendarem.

A detecção

Quando o universo nasceu, era mergulhado na escuridão. As estrelas supostamente surgiram quando gás quente se acumulou em torno de aglomerados de matéria escura, depois se contraiu e tornou-se denso o suficiente para acender os primeiros núcleos estelares.

À medida que essas primeiras estrelas começaram a receber luz ultravioleta no cosmos, seus fótons se misturaram com hidrogênio primordial, fazendo com que o gás absorvesse a radiação de fundo e se transformasse. Quando isso aconteceu, os átomos de hidrogênio produziram ondas de rádio que viajaram pelo espaço a uma frequência previsível, que os astrônomos podem observar hoje usando radiotelescópios.

O mesmo processo continua acontecendo nas estrelas modernas. Mas as ondas de rádio produzidas por esses primeiros núcleos estelares têm viajado pelo espaço há tanto tempo que já estão esticadas – o que chamamos de “desvio para o vermelho”. Foi assim que os astrônomos identificaram as “impressões digitais” das primeiras estrelas.

“A primeira indicação do sinal surgiu dentro de semanas após ligarmos o instrumento [do projeto EDGES] em 2015”, disse Judd Bowman, da Universidade Estadual do Arizona, nos EUA, coautor do estudo.

Verificação

Bowman e sua equipe passaram os últimos dois anos trabalhando para descartar possíveis erros que pudessem imitar tal sinal do fim da era das trevas cósmicas.

Os pesquisadores estão confiantes de que detectaram de fato a assinatura das primeiras estrelas, mas destacam que é importante que outra equipe com um instrumento diferente confirme essa detecção.

Cynthia Chiang, da Universidade de KwaZulu-Natal, na África do Sul, que faz parte de outra equipe em busca do mesmo sinal, concorda. “Este tipo de medida é incrivelmente difícil por causa da extrema sensibilidade a erros sistemáticos, mas a equipe do EDGES fez um trabalho impressionante e minucioso na investigação de efeitos instrumentais”.

À espera

Se o sinal se confirmar real, irá apresentar um novo desafio para os cientistas, pois, embora se encaixe com algumas teorias, não bate muito bem com outras.
Steven Furlanetto, pesquisador da Universidade da Califórnia em Los Angeles, nos EUA, que estuda como as galáxias se formam e produzem estrelas, acredita que o sinal pode ser uma indicação de alguma física exótica, como o comportamento imprevisível das primeiras galáxias.

Furlanetto fez observações reais das primeiras galáxias conhecidas para tentar descobrir a idade em que um sinal das primeiras estrelas poderia ter aparecido. As primeiras galáxias do universo provavelmente eram pequenas, frágeis e não tão boas em criar estrelas, então os cientistas não esperariam que o sinal atingisse seu pico até cerca de 325 milhões de anos após o Big Bang.

Mas se as primeiras estrelas já haviam fornecido luz suficiente para tornar sua presença conhecida 180 milhões de anos após o surgimento do universo, as primeiras galáxias podem ser diferentes do que pensamos. A explicação mais simples é que elas eram mais eficientes em formar estrelas do que as atuais.

Possível nova linha tempo do universo, do Big Bang aos dias atuais, passando pelo surgimento das primeiras estrelas

Matéria escura

Há um outro problema: o hidrogênio primordial detectado parece ter absorvido fótons a taxas que são pelo menos duas vezes maiores do que o previsto. Isso é problemático para algumas teorias sobre a temperatura do universo inicial – significa que o gás primordial era mais frio do que o esperado, ou a radiação de fundo era mais quente.

Intrigantemente, um segundo artigo relacionado a essa pesquisa sugere que interações com a matéria escura são uma maneira de resfriar o gás até uma temperatura onde poderia absorver mais fótons.

Logo, o novo sinal pode ser ainda mais emocionante se também se revelar uma maneira de detectarmos a matéria escura.

Ainda é muito cedo para aceitar essa conclusão, contudo. Uma possibilidade alternativa é que havia simplesmente mais fótons para o hidrogênio absorver no início do universo, embora ainda não possamos dizer de onde todos esses fótons viriam.

Um artigo detalhando o sinal detectado pelo projeto EDGES foi publicado na revista científica Nature. [NetGeo]

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