28/06/2021 - 11:04
A aurora cósmica, quando as estrelas se formaram pela primeira vez, ocorreu entre 250 milhões e 350 milhões de anos após o início do universo, de acordo com um novo estudo internacional liderado por pesquisadores da University College London (UCL) e da Universidade de Cambridge, no Reino Unido. O estudo, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugere que o Telescópio Espacial James Webb (JWST), da Nasa, com lançamento previsto para novembro, será sensível o suficiente para observar o nascimento de galáxias diretamente.
A equipe de pesquisa examinou seis das galáxias mais distantes conhecidas atualmente, cuja luz levou a maior parte da vida do universo para chegar até nós. Eles descobriram que a distância dessas galáxias à Terra correspondia a um tempo de “olhar para trás” de mais de 13 bilhões de anos, quando o universo tinha apenas 550 milhões de anos.
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Analisando imagens dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, os pesquisadores calcularam a idade dessas galáxias entre 200 e 300 milhões de anos. Isso permitiu uma estimativa de quando suas estrelas se formaram pela primeira vez.
Hidrogênio atômico
O autor principal, dr. Nicolas Laporte (Universidade de Cambridge), que iniciou o projeto enquanto estava na UCL, disse: “Os teóricos especulam que o universo era um lugar escuro nas primeiras centenas de milhões de anos, antes da formação das primeiras estrelas e galáxias. Testemunhar o momento em que o universo foi banhado pela luz das estrelas é uma das principais missões da astronomia”.
Ele prosseguiu: “Nossas observações indicam que a aurora cósmica ocorreu entre 250 milhões e 350 milhões de anos após o início do universo e, no momento de sua formação, galáxias como as que estudamos teriam sido suficientemente luminosas para ser vistas com o Telescópio Espacial James Webb”.
Os pesquisadores analisaram a luz das estrelas das galáxias conforme registrado pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, examinando um marcador em sua distribuição de energia indicativo da presença de hidrogênio atômico (o hidrogênio que não foi dividido em prótons e elétrons) em suas atmosferas estelares. Isso fornece uma estimativa da idade das estrelas que contêm.
Desvio para o vermelho
Essa assinatura de hidrogênio aumenta em força à medida que a população estelar envelhece. No entanto, diminui quando a galáxia tem mais de um bilhão de anos. A dependência da idade surge porque as estrelas mais massivas que contribuem para esse sinal queimam seu combustível nuclear mais rapidamente e, portanto, morrem primeiro.
O coautor dr. Romain Meyer, do UCL Physics & Astronomy e Instituto Max Planck de Astronomia (Alemanha), disse: “Esse indicador de idade é usado para datar estrelas em nosso próprio bairro na Via Láctea. Mas também pode ser usado para datar galáxias extremamente remotas, vistas em um período muito inicial do universo. Usando esse indicador, podemos inferir que, mesmo nesses primeiros tempos, nossas galáxias têm entre 200 e 300 milhões de anos.”
Ao analisarem os dados do Hubble e do Spitzer, os pesquisadores precisaram estimar o “desvio para o vermelho” de cada galáxia. Esse desvio indica sua distância cosmológica e, portanto, o tempo retrospectivo em que estão sendo observadas. Para conseguirem isso, eles realizaram medições espectroscópicas usando o arsenal completo de poderosos telescópios terrestres – o Atacama Large Millimeter Array (ALMA), o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (ESO), os telescópios gêmeos Keck e o telescópio Gemini-South, estes últimos no Havaí.
Santo Graal da astronomia
Essas medições permitiram à equipe confirmar que olhar para essas galáxias correspondia a olhar para trás até uma época em que o universo tinha 550 milhões de anos.
O coautor professor Richard Ellis (UCL Physics & Astronomy), que rastreou galáxias cada vez mais distantes ao longo de sua carreira, disse: “Na última década, os astrônomos empurraram para trás as fronteiras do que podemos observar a uma época em que o universo tinha apenas 4% de sua idade atual. No entanto, devido à limitada transparência da atmosfera da Terra e às capacidades dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, chegamos ao nosso limite”.
Ele acrescentou: “Agora, aguardamos ansiosamente o lançamento do Telescópio Espacial James Webb, que acreditamos ter a capacidade de testemunhar diretamente a aurora cósmica. A busca para ver esse momento importante na história do universo tem sido um Santo Graal na astronomia por décadas. Como somos feitos de material processado em estrelas, isso é, em certo sentido, a busca por nossas próprias origens.”
