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Uma equipe internacional de astrofísicos, incluindo o Prof. Rennan Barkana da Escola Sackler de Física e Astronomia da Universidade de Tel Aviv, conseguiu pela primeira vez caracterizar estatisticamente as primeiras galáxias do Universo, que se formaram apenas 200 milhões de anos após o Big Bang . De acordo com os resultados inovadores, as primeiras galáxias eram relativamente pequenas e fracas. Eles eram mais fracos do que as galáxias atuais e provavelmente processaram apenas 5% ou menos de seu gás em estrelas. Além disso, as primeiras galáxias não emitiam ondas de rádio com uma intensidade muito maior que a das galáxias modernas.
Este novo estudo, realizado em conjunto com a equipe de observação do SARAS, foi liderado pelo grupo de pesquisa da Dra. Anastasia Fialkov, da Universidade de Cambridge, Inglaterra, ex-aluna de doutorado do Prof. Barkana. Os resultados deste estudo inovador foram publicados na revista Astronomia da Natureza.
“Este é um campo muito novo e um estudo inédito”, explica o Prof. Barkana. “Estamos tentando entender a época das primeiras estrelas do Universo, conhecida como ‘aurora cósmica’, cerca de 200 milhões de anos após o Big Bang. O Telescópio Espacial James Webb, por exemplo, não consegue realmente ver essas estrelas. Pode detectar apenas algumas galáxias particularmente brilhantes de um período um pouco posterior. Nosso objetivo é sondar toda a população das primeiras estrelas.”
De acordo com a imagem padrão, antes das estrelas começarem a fundir elementos mais pesados dentro de seus núcleos, nosso Universo não passava de uma nuvem de átomos de hidrogênio do Big Bang (além de um pouco de hélio e muita matéria escura). Hoje o Universo também está cheio de hidrogênio, mas no Universo moderno ele é principalmente ionizado devido à radiação das estrelas.
“Os átomos de hidrogênio emitem luz naturalmente em um comprimento de onda de 21 cm, que se enquadra no espectro das ondas de rádio”, diz o Prof. Barkana. “Como a radiação estelar afeta a luz emitida pelos átomos de hidrogênio, usamos o hidrogênio como detector em nossa busca pelas primeiras estrelas: se conseguirmos detectar o efeito das estrelas no hidrogênio, saberemos quando nasceram e em que tipos de galáxias. Eu estava entre os primeiros teóricos a desenvolver este conceito há 20 anos, e agora os observadores são capazes de implementá-lo em experimentos reais. Equipes de experimentalistas de todo o mundo estão atualmente tentando descobrir o sinal de 21 cm do hidrogênio no início do Universo. “
Uma dessas equipes é a EDGES, que usa uma antena de rádio bastante pequena que mede a intensidade média em todo o céu das ondas de rádio que chegam de diferentes períodos da aurora cósmica. Em 2018, a equipe EDGES anunciou que havia encontrado o sinal de 21 cm do hidrogênio antigo.
“No entanto, houve um problema com suas descobertas”, diz o Prof. Barkana. “Não podíamos ter certeza de que o sinal medido realmente veio do hidrogênio no início do Universo. Pode ter sido um sinal falso produzido pela condutividade elétrica do solo abaixo da antena. Portanto, todos esperamos por uma medição independente que Confirme ou refute esses resultados. No ano passado, astrônomos na Índia realizaram um experimento chamado SARAS, no qual a antena foi feita para flutuar em um lago, uma superfície uniforme de água que não conseguia imitar o sinal desejado. No novo experimento, havia uma probabilidade de 95% de que o EDGES não detectasse de fato um sinal real do Universo primitivo. SARAS encontrou um limite superior para o sinal genuíno, o que implica que o sinal do hidrogênio primitivo é provavelmente significativamente mais fraco do que o medido por EDGES. Modelamos o resultado do SARAS e calculamos as implicações para as primeiras galáxias, ou seja, quais eram suas propriedades, dado o limite superior determinado pelo SARAS. Agora podemos dizer para o primeiro tempo e que galáxias de certos tipos não poderiam ter existido naquela época.”
O Prof. Barkana conclui: “Galáxias modernas, como a nossa própria Via Láctea, emitem grandes quantidades de ondas de rádio. Em nosso estudo, estabelecemos um limite superior na taxa de formação de estrelas em galáxias antigas e em sua emissão de rádio geral. E isso é apenas o começo. A cada ano os experimentos se tornam mais confiáveis e precisos, e consequentemente esperamos encontrar limites superiores mais fortes, dando-nos ainda melhores restrições sobre o amanhecer cósmico. Esperamos que em um futuro próximo não tenhamos apenas limites, mas um preciso , medição confiável do próprio sinal.”
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Tel-Aviv. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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