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Quando o universo 'acordou'?
Foi um grande momento para o nosso cosmos quando as primeiras estrelas despertaram, mas éalgo esquivo para os cientistas.
Por Paul Sutter - 06/02/2020

(Imagem: © NASA, ESA e V. Tilvi (ASU)

Ao transformar a¡tomos de hidrogaªnio que extingue a luz em gás ionizado,
a luz ultravioleta das estrelas pode ter formado
bolhas gigantes sobrepostas, preenchidas
com hidrogaªnio ionizado em todo o universo primitivo.

Em novas pesquisas, no entanto, uma equipe de astrônomos identificou algumas das gala¡xias mais antigas já vistas. Esses objetos já estavam completamente formados quando o universo tinha apenas 680 milhões de anos, segundo os cientistas, que também encontraram evidaªncias de que essas gala¡xias estavam inundando seu ambiente com extrema radiação ultravioleta.

Essa inundação formou bolhas gigantescas, onde o gás neutro se energizou e ionizou, oferecendo aos astrônomos a primeira imagem direta de uma grande anãpoca de transformação em nosso universo.

Antes do amanhecer

Ha¡ muito tempo, não havia uma única estrela brilhando no universo. Nos primeiros dias do nosso cosmos, tudo era bastante uniforme: praticamente a mesma densidade média de um lugar para outro. Um pouco chato, realmente. 

Tambanãm era deprimente neutro, uma grande mudança desde os primeiros dias do universo. Ainda mais cedo, nas primeiras centenas de milhares de anos após o Big Bang , nosso universo era tão quente e denso que era plasma; o constante empurra£o entre bochechas e bochechas havia destrua­do a¡tomos em seus elanãtrons e núcleos constituintes.

Mas todo esse caos terminou quando o universo completou 380.000 anos. Foi quando as coisas se espalharam o suficiente e as temperaturas foram baixas o suficiente para que os elanãtrons se combinassem com suas fama­lias nucleares e formassem os primeiros a¡tomos de hidrogaªnio e hanãlio . Com esse evento, veio a liberação de uma tremenda quantidade de radiação que ainda hoje conhecemos e amamos: o fundo ca³smico de microondas .

Por milhões de anos, o universo permaneceu nesse estado de silenciosa neutralidade. Mas quando o universo se expandiu e esfriou, pequenas sementes começam a se formar; manchas desse gás eram, por acaso, um pouco mais densas que o ambiente. Esse aprimoramento minaºsculo deu a eles uma pequena margem gravitacional, atraindo material da vizinhana§a para eles. Por terem crescido, tiveram uma influaªncia gravitacional ainda maior, puxando mais material sobre eles e assim por diante.

Pouco a pouco, ao longo de eras, as primeiras estrelas e gala¡xias cresceram no universo silencioso, escuro e neutro.

O amanhecer ca³smico desperta

Nãosabemos exatamente quando as primeiras estrelas se formaram, mas sabemos que, quando o fizeram, o fizeram de uma maneira grande e fanta¡stica. Isso porque o universo não émais neutro - éionizado.

A maior parte do material com o qual vocêinterage diariamente écomposta de a¡tomos completos; todos os núcleos estãoobedientemente cercados por conchas de elanãtrons, zunindo e se combinando na dança maravilhosa e complicada que chamamos de química.

Mas esta situação éúnica. De longe, a grande maioria da matéria no universo hoje éum plasma , o mesmo estado em que estava hámuito, muito tempo, elanãtrons e núcleos livres para viver suas vidas separadas. O sol? Plasma. Outras estrelas? Plasma. Nebulosas? Plasma. O material entre todas as estrelas e nebulosas? Plasma.

Quando nosso universo tinha 380.000 anos, ele se transformou do plasma em um gás neutro. Hoje, mais de 13 bilhaµes de anos depois, éprincipalmente plasma novamente. Algo deve ter acontecido; algo deve ter destrua­do todos esses a¡tomos no universo. E considerando que observamos o universo como plasma o mais tardar possí­vel, para algumas das primeiras estrelas e gala¡xias a aparecerem no palco ca³smico, o que causou essa " reionização " deve ter acontecido bem cedo.

Os astrônomos pensam que a extrema radiação ultravioleta emitida pela primeira geração de estrelas (e suas mortes como explosaµes de supernovas) transformou nosso universo novamente em plasma. Mas, frustrantemente, não sabemos exatamente quando. Mesmo nossos telesca³pios mais poderosos e as pesquisas mais profundas ainda não tem a capacidade de espiar tão longe no universo. Podemos ver claramente o fundo ca³smico da microonda, e podemos ver claramente o universo como éhoje, mas os bits do meio são atualmente um mistério cosmola³gico.

Nãosabemos quando as primeiras estrelas apareceram - um evento que os astrônomos chamam de "madrugada ca³smica" - e não sabemos quando começou a "anãpoca da reionização" que se seguiu.

Soprando bolhas

Mas essa situação estãocomea§ando a mudar. Comea§a a busca por gala¡xias cada vez mais velhas, juntamente com levantamentos de gás em seu entorno, enquanto tentamos lidar com essa importante fase pubescente no crescimento e evolução de nosso universo. Recentemente, uma equipe internacional de pesquisadores encontrou três gala¡xias extremamente fracas, incrivelmente pequenas e incrivelmente distantes.

Essas diminutas gala¡xias já estavam totalmente formadas e operando quando nosso universo tinha apenas 680 milhões de anos. Isso não ésurpreendente - descobrimos gala¡xias tão antigas antes - mas, neste estudo, os pesquisadores acrescentaram uma nova ruga: ao examinar a radiação que emana do ambiente pra³ximo ao trio, descobriram que as gala¡xias já haviam comea§ado a soprar bolhas. de plasma ionizado em seus arredores.

Em outras palavras, a radiação que sai das gala¡xias já havia comea§ado a transformar o universo ao seu redor, como as espinhas na testa de um adolescente. Este éo primeiro sinal claro da anãpoca da reionização em andamento. E enquanto os astrônomos haviam deduzido que o universo havia terminado de se reionizar quando atingiu seu primeiro bilionanãsimo aniversa¡rio, ninguanãm suspeitava que isso pudesse acontecer tão cedo.

Essas gala¡xias são excelentes alvos para o pra³ximo Telescópio Espacial James Webb, projetado especificamente para estudar esta era da nossa história ca³smica. Se o resultado persistir e mais exemplos de reionização forem encontrados, poderemos finalmente entender essa anãpoca transformadora do passado violento do nosso universo.

 

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