Às vezes, astrônomos e astrofísicos estão trabalhando em escalas tão gigantescas e alucinantes – em termos de distância e tempo – que você não pode deixar de ficar impressionado com as novas descobertas que eles continuam fazendo.
Caso em questão: uma verificação de temperatura do Universo em sua fase mais jovem, apenas 880 milhões de anos após o Big Bang, possibilitada pela observação da sombra projetada por uma nuvem de gás de água fria a cerca de 13,8 bilhões de anos-luz da Terra.
É o nosso primeiro olhar até agora sobre a temperatura do Universo, que os cientistas acham que está esfriando ao longo do tempo à medida que se expande e se espalha, e é outro ponto de dados realmente útil na busca pela mais misteriosa das forças por trás da expansão: a energia escura.
“Este importante marco não apenas confirma a tendência de resfriamento esperada para uma época muito anterior à que foi possível medir, mas também pode ter implicações diretas para a natureza da indescritível energia escura”, diz o astrônomo Axel Weiss, do Instituto Max Planck. para Radioastronomia (MPIfR) na Alemanha.
A chave de como isso foi feito se concentra em um contraste de temperaturas. Usando o telescópio NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) na França, os astrônomos se concentraram na galáxia HFLS3 – conhecida como galáxia starburst devido ao número incomumente alto de novas estrelas que está produzindo.
A luz está demorando tanto para chegar até nós do HFLS3 que estamos vendo isso menos de um bilhão de anos depois que o Universo veio à existência. O que também estamos vendo é uma grande nuvem de vapor de água entre nós e a galáxia, uma nuvem que é mais fria que a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB) que indica a temperatura do Universo.
A diferença de temperatura entre o gás mais frio e o CMB cria as chamadas linhas de absorção, e estudando essas linhas é possível determinar a temperatura do CMB. É um pouco complicado de astrofísica possibilitado pela luz infravermelha emitida pelas estrelas recém-nascidas em HFLS3.
Os pesquisadores calculam um CMB entre 16,4 e 30,2 Kelvin (-256,8 a -243 °C) no período de tempo representado por HFLS3, que se encaixa nas previsões anteriores do modelo cosmológico de 20 Kelvin. Essa é uma confirmação importante de nossa modelagem.
“Além da prova de resfriamento, essa descoberta também nos mostra que o Universo em sua infância tinha algumas características físicas bastante específicas que não existem mais hoje”, diz o astrofísico Dominik Riechers, da Universidade de Colônia, na Alemanha.
“Muito cedo, cerca de 1,5 bilhão de anos após o Big Bang, o fundo cósmico de microondas já era muito frio para que esse efeito fosse observável. Portanto, temos uma janela de observação única que se abre apenas para um Universo muito jovem.”
Os resultados mostram que as estimativas anteriores da taxa de diminuição da temperatura, uma vez que corresponde à expansão, estão na área correta. Tentar fazer esse tipo de leitura agora não funcionaria – o CMB é muito frio para produzir o mesmo contraste de temperatura.
Quando se trata de energia escura, acredita-se que isso esteja impulsionando a expansão do Universo, mas poder observá-la diretamente permanece fora do escopo de nossos instrumentos atuais. No entanto, podemos aprender mais sobre isso observando seus efeitos – incluindo a taxa de expansão do Universo e a queda na temperatura do CMB.
Como de costume, uma pesquisa gera muitas outras. A equipe de pesquisa agora está procurando outras nuvens de água fria às quais a mesma técnica possa ser aplicada, com o objetivo de obter outra leitura nos primeiros 1,5 bilhão de anos após o Big Bang.
“Nossa equipe já está acompanhando isso com o NOEMA estudando os arredores de outras galáxias”, diz o astrônomo Roberto Neri, do Instituto Radio Astronomie Millimétrique (IRAM), na França.
“Com as melhorias esperadas na precisão dos estudos de amostras maiores de nuvens de água, resta saber se nossa compreensão básica atual da expansão do Universo se mantém”.
Publicado em 07/02/2022 05h17
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