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Descoberta

Astrônomos detectam luz das primeiras estrelas do Universo

Em 03/03/2018 às 07:20
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Impressão artística do sistema Sirius, que mostra uma anã branca (à dir.) ao lado da estrela branca da sequência principal (à. esq.). (Foto: ESA/G. Bacon (STScI)/Nasa)

Um grupo de astrônomos acaba de detectar sinais de luz das primeiras estrelas do Universo, que se formaram 180 milhões de anos após o Big Bang. Essas detecções extremamente sutis representam as “impressões digitais” deixadas na radiação de fundo por átomos de hidrogênio que absorveram a luz dos primeiros astros. A descoberta foi anunciada em um estudo publicado nesta quarta-feira na revista Nature.

As evidências sugerem que o gás que compunha o Universo em sua fase inicial era bem mais frio do que os cientistas acreditavam. Isso, segundo os astrofísicos, pode ser um possível sinal de influência da matéria escura. Se a tese for confirmada, a descoberta representa a primeira vez na história que a matéria escura foi detectada por outro meio além de seus efeitos gravitacionais.

“Esta é a primeira vez que vemos qualquer sinal de um período tão inicial do Universo”, além da radiação cósmica do Big Bang, disse a astrônoma e líder do estudo Judd Bowman, da Universidade Estadual do Arizona, nos Estados Unidos, em publicação da Nature. A descoberta ainda tem de ser validada por outros estudiosos, que tentarão reproduzir os resultados.

As primeiras estrelas

Os astrofísicos estimam que o Big Bang tenha ocorrido 13,8 bilhões de anos atrás. Por mais de 400.000 anos, o Universo ficou imerso em uma escuridão completa, sem galáxias ou estrelas, composto apenas por átomos neutros de hidrogênio formados a partir do plasma ionizado que se resfriava. Isso até que a gravidade começasse a atrair as regiões mais densas de gás uma em direção a outra – processo que ocorreria pelos próximos 50 milhões ou 100 milhões de anos –, juntando-as e fazendo-as colapsar até dar origem às primeiras estrelas. Esta transição ficou conhecida como o “amanhecer cósmico”.

A luz desses primeiros astros é tão fraca, hoje em dia, que enxergá-la a partir de telescópios instalados na Terra era um feito considerado praticamente impossível. Mas detectá-las indiretamente, não: se os astrônomos estivessem corretos, a luz teria alterado o comportamento do hidrogênio que, um dia, preencheu o espaço entre as estrelas. Essa mudança permitiria que o gás absorvesse radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, na sigla em inglês – nome que os cientistas dão para um tipo específico de radiação eletromagnética, que é um “fóssil” da primeira luz do Universo) a um comprimento de onda característico de 21 centímetros.

Bowman e sua equipe utilizaram, então, um radiotelescópio com base no Observatório de Radio-Astronomia de Murchison, na Austrália Ocidental, para procurar o sinal. O problema é que, para isso, os cientistas deveriam filtrar alguns elementos “poluentes” que poderiam atrapalhar e confundir a detecção, como as ondas que nossa própria galáxia emite e até aquelas geradas pelo rádio FM. Surpreendentemente, a equipe conseguiu encontrar o sinal previsto, e confirmaram que ele possuía a frequência esperada. E, apesar de apresentar uma queda insignificante de 0,1% na radiação, a magnitude ainda era o dobro da prevista.

A surpresa pelo achado foi tão grande que os pesquisadores passaram os dois anos seguintes verificando se a detecção não poderia ser um efeito instrumental ou ter a interferência de algum ruído. Bowman conta que eles até criaram uma segunda antena e fizeram testes apontando seus instrumentos para diferentes manchas de céu em momentos diferentes. “Depois de dois anos, passamos todos esses testes e não conseguimos encontrar nenhuma explicação alternativa”, diz a astrônoma. “Nesse ponto, começamos a sentir a emoção.”

Matéria escura

Apesar de aparecer com uma frequência esperada, a força do sinal era bem maior do que o previsto, segundo Rennan Barkana, cosmólogo da Universidade de Tel Aviv, em Israel, que publicou um artigo relacionado, também na revista Nature. Ele diz que isso leva a duas possíveis explicações: ou houve mais radiação do que o esperado no amanhecer cósmico, ou o gás estava mais frio do que o previsto.

Para Barkana, a única explicação que faz sentido é a última – e, se ela estiver correta, algo deve ter provocado o resfriamento desse gás. A matéria escura, então aparece como a principal candidata, uma vez que outras teorias já sugeriam que ela era muito fria na época em que ocorreu o amanhecer cósmico.

Se isso for confirmado, é possível, também, que a matéria escura seja mais leve do que as teorias indicam. Isso poderia ajudar a explicar por que físicos falharam em observar a matéria escura diretamente ao longo de todas essas décadas.

Fonte: Veja

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