De volta ao amanhecer do Universo, os astrônomos encontraram uma pilha de proporções cósmicas. Pelo menos 21 galáxias, formando estrelas em uma taxa tremenda, estão se fundindo nos primeiros estágios da formação de um aglomerado de galáxias. E tudo está acontecendo a 13 bilhões de anos-luz de distância – apenas 770 milhões de anos após o próprio Big Bang.
Este é o primeiro protocluster descoberto até agora, denominado LAGER-z7OD1, e hoje provavelmente evoluiu para um grupo de galáxias 3,7 quatrilhões de vezes a massa do Sol.
Um protocluster tão grande, tão cedo no Universo – apenas um piscar de olhos cósmico desde que a cortina foi levantada sobre a vida, o Universo e tudo – poderia conter algumas pistas vitais de como a fumaça primordial se dissipou e as luzes acenderam, enviando luz fluindo livremente através do espaço.
Nosso Universo é um lugar extremamente interconectado. As galáxias podem parecer relativamente autocontidas, mas mais da metade de todas as galáxias estão gravitacionalmente ligadas em aglomerados ou grupos, estruturas enormes de centenas a milhares de galáxias.
O início de tais aglomerados não é desconhecido no início do Universo. Protoclusters foram encontrados quase tão longe quanto LAGER-z7OD1, alguns até muito maiores, sugerindo que os clusters poderiam começar a se reunir muito mais rápido do que se pensava ser possível.
Mas o LAGER-z7OD1, de acordo com uma equipe de pesquisadores liderada pelo astrônomo Weida Hu, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, é especial. Pode revelar pistas sobre uma das etapas mais misteriosas da história do Universo: a Época da Reionização.
“O volume total das bolhas ionizadas geradas pelas galáxias membros é comparável ao volume do próprio protocluster, indicando que estamos testemunhando a fusão das bolhas individuais e que o meio intergaláctico dentro do protocluster está quase totalmente ionizado, “eles escreveram em seu jornal.
“LAGER-z7OD1, portanto, fornece um laboratório natural único para investigar o processo de reionização.”
O espaço, veja você, nem sempre foi o lugar adorável e transparente que é hoje. Durante os primeiros 370 milhões de anos ou mais, ele foi preenchido com uma névoa quente e tenebrosa de gás ionizado. A luz foi incapaz de viajar livremente através desta névoa; ele espalhou elétrons livres e pronto.
Depois que o Universo esfriou o suficiente, prótons e elétrons começaram a se recombinar em átomos de hidrogênio neutros. Isso significava que a luz – não que houvesse muita, ainda – poderia finalmente viajar pelo espaço.
À medida que as primeiras estrelas e galáxias começaram a se formar, sua luz ultravioleta reionizou o hidrogênio neutro onipresente em todo o Universo: primeiro em bolhas localizadas ao redor das fontes ultravioleta e, em seguida, áreas cada vez maiores à medida que as bolhas ionizadas se conectavam e se sobrepunham, permitindo todo o espectro de radiação eletromagnética para fluir livremente.
Cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, o Universo foi completamente reionizado. Isso significa que é mais difícil sondar além deste ponto (cerca de 12,8 anos-luz de distância), mas também significa que o próprio processo de reionização é difícil de entender.
Idealmente, você precisa de objetos realmente brilhantes, cuja radiação ionizante possa cortar o hidrogênio neutro, e é isso que Hu e sua equipe estavam procurando com a pesquisa Lyman Alpha Galaxies na Epoch of Reionization. Estas são pequenas galáxias do Universo primitivo, formando estrelas a uma taxa insana, o que significa que podem ser detectadas a distâncias bastante grandes, bem dentro da Época da Reionização. Isso os torna sondas úteis do período.
Em sua busca, os pesquisadores encontraram LAGER-z7OD1, uma região superdensa de galáxias em um volume tridimensional do espaço medindo 215 milhões por 98 milhões por 85 milhões de anos-luz. Este volume continha dois subprotoclusters distintos fundindo-se em um maior, com pelo menos 21 galáxias, 16 das quais foram confirmadas.
O volume total do espaço ionizado ao redor das galáxias era ligeiramente maior do que o volume do LAGER-z7OD1.
“Isso demonstra sobreposições substanciais entre bolhas individuais, indicando que as bolhas individuais estão no ato de se fundir em uma ou duas bolhas gigantes”, escreveram os pesquisadores.
Portanto, o protocluster não apenas representa um excelente exemplo de seu tipo, fornecendo um novo ponto de dados para estudar como essas estruturas se formam e emergem, bem como a formação de estrelas no início do Universo, ele oferece uma janela única para o formação e combinação de bolhas ionizadas no meio da Época da Reionização.
No entanto, os insights que surgirão ainda precisam ser descobertos. Como observam os pesquisadores, esse será o trabalho de telescópios mais poderosos do futuro, que serão mais capazes de observar os detalhes mais sutis do processo de reionização.
Publicado em 26/01/2021 14h37
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