Por dezenas de milhões de anos, nosso Universo recém-nascido foi envolto em hidrogênio. Pouco a pouco, essa vasta névoa foi desfeita pela luz das primeiras estrelas em um amanhecer que definiu a forma do cosmos emergente.
Ter uma linha do tempo para essa mudança colossal ajudaria muito a entender a evolução do Universo, mas até agora nossas melhores tentativas foram estimativas confusas baseadas em dados de baixa qualidade.
Uma equipe internacional de astrônomos liderada pelo Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, usou a luz de dezenas de objetos distantes chamados quasares para eliminar incertezas, determinando que os últimos grandes pedaços de ‘nevoeiro’ de hidrogênio queimados muito mais tarde do que pensávamos, mais mais de um bilhão de anos após o Big Bang.
Os primeiros 380.000 anos foram um silvo estático de partículas subatômicas congelando do vácuo de resfriamento do espaço-tempo em expansão.
Uma vez que a temperatura caiu, os átomos de hidrogênio se formaram – estruturas simples consistindo de prótons solitários se unindo a elétrons únicos.
Logo o Universo inteiro estava cheio de átomos descarregados, um mar deles balançando para frente e para trás na escuridão infinita.
Onde multidões de átomos de hidrogênio neutros se reuniram sob o impulso imprevisível das leis quânticas, a gravidade assumiu o controle, puxando cada vez mais gás para bolas onde a fusão nuclear poderia entrar em erupção.
Este primeiro nascer do sol – o romper da aurora cósmica – banhou a névoa de hidrogênio circundante em radiação, expulsando seus elétrons de seus prótons e transformando os átomos de volta nos íons que eram antes.
Quanto tempo durou esse amanhecer, desde a primeira luz dessas primeiras estrelas até a reionização dos últimos bolsões remanescentes de hidrogênio primordial, nunca foi claro.
Estudos conduzidos há mais de 50 anos fizeram uso da forma como a luz de núcleos galácticos violentamente ativos (chamados quasares) foi absorvida pelo gás intercedente flutuando no meio intergaláctico próximo. Encontre uma série de quasares que se estendem à distância, você pode efetivamente ver uma linha do tempo de gás hidrogênio neutro sendo ionizado.
Conhecer a teoria é uma coisa. Em termos práticos, é difícil interpretar uma linha do tempo precisa de um punhado de quasares. Não apenas sua luz é distorcida pela expansão do Universo, mas também passa por bolsões de hidrogênio neutro formados bem após o amanhecer cósmico.
Para ter uma melhor noção dessa oscilação de hidrogênio ionizado no céu, os pesquisadores superdimensionaram sua amostra, triplicando o número anterior de dados espectrais de alta qualidade analisando a luz de um total de 67 quasares.
O objetivo era entender melhor o impacto desses bolsões mais recentes de átomos de hidrogênio, permitindo que os pesquisadores identificassem melhor as explosões de ionização mais distantes.
De acordo com seus próprios números, os últimos resquícios de hidrogênio original caíram aos raios da luz estelar de primeira geração cerca de 1,1 bilhão de anos após o Big Bang.
“Até alguns anos atrás, a sabedoria predominante era que a reionização havia sido concluída quase 200 milhões de anos antes”, diz o astrônomo Frederick Davies, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha.
“Aqui agora temos a evidência mais forte até agora de que o processo terminou muito mais tarde, durante uma época cósmica mais prontamente observável pelas instalações observacionais da geração atual”.
A tecnologia futura capaz de detectar diretamente as linhas espectrais emitidas pela reionização do hidrogênio deve ser capaz de esclarecer melhor não apenas quando essa época terminou, mas fornecer detalhes críticos sobre como ela se desenrolou.
“Este novo conjunto de dados fornece uma referência crucial contra a qual as simulações numéricas do primeiro bilhão de anos do Universo serão testadas nos próximos anos”, diz Davies.
Publicado em 16/06/2022 12h23
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