Os astrônomos detectaram um sinal de rádio do espaço mais profundo do que nunca, usando um truque cósmico previsto pela primeira vez por Einstein.
Usando o espaço-tempo distorcido como uma lupa, os astrônomos captaram o sinal mais distante desse tipo de uma galáxia remota, e isso pode abrir uma janela sobre como nosso universo se formou.
O sinal de radiofrequência recorde, captado pelo Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) na Índia, veio da galáxia SDSSJ0826+5630, localizada a 8,8 bilhões de anos-luz da Terra, o que significa que o sinal foi emitido quando o universo era aproximadamente um terço de sua idade atual.
O sinal é uma linha de emissão do elemento mais primordial do universo: o hidrogênio neutro. Após o Big Bang, esse elemento existiu em todo o cosmos como uma névoa turbulenta a partir da qual as primeiras estrelas e galáxias se formaram. Os astrônomos há muito procuram sinais distantes de hidrogênio neutro na esperança de encontrar o momento em que as primeiras estrelas começaram a brilhar. No entanto, dadas as distâncias extraordinárias envolvidas, esses sinais têm se mostrado difíceis de detectar.
Agora, um novo estudo, publicado em 23 de dezembro na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, mostra que um efeito chamado lente gravitacional pode ajudar os astrônomos a detectar evidências de hidrogênio neutro.
“Uma galáxia emite diferentes tipos de sinais de rádio”, disse o principal autor do estudo, Arnab Chakraborty , cosmólogo da Universidade McGill, no Canadá, em um comunicado . “Até agora, só foi possível capturar esse sinal específico de uma galáxia próxima, limitando nosso conhecimento às galáxias mais próximas da Terra”.
A ‘idade das trevas’ do universo
Forjado cerca de 400.000 anos após o início do universo, quando prótons e elétrons se uniram a nêutrons, o hidrogênio neutro povoou o escuro cosmos primitivo durante sua chamada idade das trevas – uma época antes do surgimento das primeiras estrelas e galáxias.
Quando as estrelas finalmente se formam, elas emitem luz ultravioleta feroz que retira os elétrons de grande parte dos átomos de hidrogênio no espaço ao seu redor, ionizando os átomos para que não sejam mais neutros. Eventualmente, as estrelas jovens perdem sua intensidade ultravioleta e alguns dos átomos ionizados se recombinam em hidrogênio neutro. Detectar e estudar o hidrogênio neutro pode fornecer uma visão sobre a vida das primeiras estrelas, bem como o tempo anterior à existência das estrelas.
O hidrogênio neutro emite luz em um comprimento de onda característico de 21 centímetros. Mas usar sinais de hidrogênio neutro para estudar o início do universo é uma tarefa difícil, pois as ondas de baixa intensidade e comprimento de onda longo geralmente são abafadas em vastas distâncias cósmicas. Até agora, o sinal de hidrogênio de 21 cm mais distante detectado estava a 4,4 bilhões de anos-luz de distância.
Lentes gravitacionais olham para o passado
Para encontrar um sinal com o dobro da distância anterior, os pesquisadores recorreram a um efeito chamado lente gravitacional.
Em sua teoria da relatividade geral, Albert Einstein explicou que a gravidade não é produzida por uma força invisível, mas é a nossa experiência de curvatura e distorção do espaço-tempo na presença de matéria e energia. A lente gravitacional ocorre quando um objeto maciço fica entre nossos telescópios e sua fonte. Neste caso, o objeto de distorção espacial era a gigantesca galáxia formadora de estrelas SDSSJ0826+5630, que usou seu poderoso efeito de distorção para atuar como uma lente que direcionava um sinal neutro de hidrogênio fraco e distante para o foco do GMRT.
“Nesse caso específico, o sinal é distorcido pela presença de outro corpo massivo, outra galáxia, entre o alvo e o observador”, disse o coautor do estudo Nirupam Roy, professor associado de física no Instituto Indiano de Ciências, em a declaração. “Isso resulta efetivamente na ampliação do sinal por um fator de 30, permitindo que o telescópio o capte.
Agora que os pesquisadores encontraram uma maneira de sondar nuvens de hidrogênio anteriormente inacessíveis, eles querem usá-la para melhorar o mapeamento do universo ao longo de suas várias eras cosmológicas e, esperançosamente, identificar o momento em que as primeiras estrelas começaram a brilhar.
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Publicado em 05/02/2023 15h12
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