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Hoje, as estrelas enchem o céu noturno. Mas quando o universo estava em sua infância, ele não continha estrelas. E uma equipe internacional de cientistas está mais próxima do que nunca de detectar, medir e estudar um sinal dessa época que viaja pelo cosmos desde que a era sem estrelas terminou cerca de 13 bilhões de anos atrás.
Essa equipe – liderada por pesquisadores da Universidade de Washington, da Universidade de Melbourne, da Curtin e da Brown University – relatou no ano passado no Astrophysical Journal que havia alcançado uma melhoria quase dez vezes maior dos dados de emissões de rádio coletados pelo Murchison Widefield Array . Atualmente, os membros da equipe estão vasculhando os dados deste radiotelescópio na remota Austrália Ocidental em busca de um sinal revelador dessa “idade das trevas” pouco conhecida do nosso universo.
Aprender sobre esse período ajudará a abordar questões importantes sobre o universo hoje.
“Acreditamos que as propriedades do universo durante essa época tiveram um grande efeito na formação das primeiras estrelas e acionaram as características estruturais do universo hoje”, disse Miguel Morales, professor de física da UW. “A maneira como a matéria foi distribuída no universo durante aquela época provavelmente moldou como as galáxias e os aglomerados galácticos são distribuídos hoje”.
Antes dessa idade das trevas, o universo era quente e denso. Elétrons e fótons se enroscam regularmente, tornando o universo opaco. Mas quando o universo tinha menos de um milhão de anos, as interações elétron-fóton tornaram-se raras. O universo em expansão tornou-se cada vez mais transparente e escuro, começando sua idade das trevas.
A era sem estrelas durou centenas de milhões de anos, durante os quais o hidrogênio neutro – átomos de hidrogênio sem carga geral – dominou o cosmos.
“Para esta idade das trevas, é claro que não há sinal baseado em luz que possamos estudar para aprender sobre isso – não havia luz visível!” disse Morales. “Mas há um sinal específico que podemos procurar. Ele vem de todo esse hidrogênio neutro. Nunca medimos esse sinal, mas sabemos que ele está lá fora. E é difícil de detectar, porque nos 13 bilhões de anos desde que o sinal era emanado, nosso universo se tornou um lugar muito ocupado, repleto de outras atividades de estrelas, galáxias e até mesmo nossa tecnologia que afoga o sinal do hidrogênio neutro “.
O sinal de 13 bilhões de anos que Morales e sua equipe buscam é a emissão eletromagnética de rádio que o hidrogênio neutro emanava no comprimento de onda de 21 centímetros. O universo se expandiu desde então, estendendo o sinal para quase 2 metros.
Esse sinal deve abrigar informações sobre a idade das trevas e os eventos que a encerraram, disse Morales.
Quando o universo tinha apenas 1 bilhão de anos, os átomos de hidrogênio começaram a se agregar e formar as primeiras estrelas, encerrando a idade das trevas. A luz dessas primeiras estrelas iniciou uma nova era – a época da reionização – na qual a energia dessas estrelas converteu grande parte do hidrogênio neutro em um plasma ionizado. Esse plasma domina o espaço interestelar até hoje.
“A época da reionização e a idade das trevas que a precederam são períodos críticos para a compreensão das características do nosso universo, como por que temos algumas regiões cheias de galáxias e outras relativamente vazias, a distribuição da matéria e potencialmente até a matéria escura e a energia escura”. disse Morales.
A matriz Murchison é a principal ferramenta da equipe. Esse radiotelescópio consiste em 4.096 antenas dipolo, que podem captar sinais de baixa frequência como a assinatura eletromagnética do hidrogênio neutro.
Mas esses tipos de sinais de baixa frequência são difíceis de detectar devido ao “ruído” eletromagnético de outras fontes que circulam pelo cosmos, incluindo galáxias, estrelas e atividade humana. Morales e seus colegas desenvolveram métodos cada vez mais sofisticados para filtrar esse ruído e aproximá-lo desse sinal. Em 2019, os pesquisadores anunciaram que filtraram a interferência eletromagnética – inclusive de nossas próprias transmissões de rádio – de mais de 21 horas de dados do Murchison Array.
Avançando, a equipe tem cerca de 3.000 horas de dados de emissões adicionais coletados pelo radiotelescópio. Os pesquisadores estão tentando filtrar a interferência e aproximar-se ainda mais desse sinal indescritível do hidrogênio neutro – e da idade das trevas que pode iluminar.
Publicado em 15/06/2020 12h52
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