O gás quente escassamente distribuído encontrado hoje entre galáxias, o meio intergaláctico (IGM), é ionizado. O universo inicial começou quente, mas rapidamente se expandiu e esfriou, permitindo que seu constituinte principal, o hidrogênio, se combinasse para formar átomos neutros. Quando e como esses átomos neutros foram reionizados para compor o IGM que vemos hoje? Os astrônomos pensam que a radiação ultravioleta emitida por jovens estrelas massivas fez esse trabalho quando as estrelas começaram a se formar e brilhar durante a era cósmica, nomeada após essa atividade, a “era da reionização”.
Uma das etapas principais na reionização do IGM é a fuga da radiação ultravioleta das galáxias para o IGM, mas isso não é bem compreendido. Os astrônomos sabem apenas que isso teria que ter sido eficiente, porque somente se a fração de escape fosse alta o suficiente, a luz das estrelas poderia ter feito o trabalho. As galáxias formadoras de estrelas, no entanto, são ricas em gás molecular denso e poeira, e essa poeira também absorve grande parte da radiação UV. Isso sugere que é necessária alguma outra fonte significativa de radiação ionizante, e a especulação inclui a possível existência de objetos exóticos, como quasares fracos, estrelas binárias de raios-X ou talvez até partículas em decomposição / aniquilação. No entanto, existem poucas evidências até o momento de que qualquer uma delas seja suficiente ou capaz de fazer o trabalho.
Os astrônomos da CfA Rohan Naidu, Sandro Tacchella, Charlotte Mason, Sownak Bose e Charlie Conroy lideraram um esforço para estimar melhor o parâmetro mais incerto desse quebra-cabeça (e o mais difícil de medir diretamente): a fração de escape dos fótons ionizantes. Eles comparam medidas e modelos dos outros dois processos principais envolvidos, a taxa de formação de estrelas nas galáxias e o número de fótons UV produzidos. Eles os aplicam para restringir qual teria sido a fração de escape para tornar a modelagem consistente. As medidas são incontroversas, mas os modelos diferem e os cientistas selecionaram dois tipos: aqueles em que a fração de escape é constante durante a época da reionização e aqueles em que depende da taxa de formação de estrelas.
Os astrônomos chegam a várias conclusões importantes. A fração de escape (pelo menos para galáxias brilhantes) precisa ser de cerca de 20% no universo primitivo, cerca do dobro do que havia sido obtido anteriormente. Eles argumentam que isso pode acontecer porque regiões concentradas da formação de estrelas podem explodir canais através dos quais a luz UV escapa. Usando simulações cosmológicas, eles também descobrem que em apenas trezentos milhões de anos o universo jovem passa de 90% de gás neutro para apenas 10% de neutro. Não menos importante, eles concluem que a maior parte da reionização foi feita por um pequeno número das galáxias mais massivas e luminosas que eles chamam de “oligarcas”. Estudos anteriores sugeriram que havia uma grande população de galáxias fracas que poderia fazer o truque, mas os novos resultados discordam, concluindo que essa população já teria sido detectada.
Publicado em 27/04/2020 12h46
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