Tecnologia Científica

Sombra da nuvem de águaca³smica revela a temperatura do jovem universo
Um grupo internacional de astrofisicos descobriu um novo manãtodo para estimar a temperatura ca³smica de fundo em micro-ondas do jovem Universo apenas 880 milhões de anos após o Big Bang.
Por Universidade de Colônia - 02/02/2022


O Fundo de Microondas Ca³smica (esquerda) foi lana§ado 380.000 anos após o Big Bang e atua como pano de fundo para todas as gala¡xias do Universo. A gala¡xia starburst HFLS3 estãoinserida em uma grande nuvem de vapor de águafria (no meio, indicada em azul), e éobservada 880 milhões de anos após o Big Bang. Por causa de sua baixa temperatura, a águaprojeta uma sombra escura no fundo do Microondas (painel de zoom a  esquerda), correspondendo a um contraste cerca de 10.000 vezes mais forte do que suas flutuações intra­nsecas de apenas 0,001% (pontos claros/escuros). Crédito: ESA e a colaboração do Planck; painel de zoom: Dominik Riechers, Universidade de Cola´nia; composição da imagem: Martina Markus, Universidade de Cola´nia

Um grupo internacional de astrofisicos descobriu um novo manãtodo para estimar a temperatura ca³smica de fundo em micro-ondas do jovem Universo apenas 880 milhões de anos após o Big Bang. a‰ a primeira vez que a temperatura da radiação ca³smica de fundo em micro-ondas osuma rela­quia da energia liberada pelo Big Bang osfoi medida em uma anãpoca tão precoce do Universo. O modelo cosmola³gico predominante assume que o Universo esfriou desde o Big Bang ose ainda continua a fazaª-lo. O modelo também descreve como o processo de resfriamento deve prosseguir, mas atéagora são foi confirmado diretamente para tempos ca³smicos relativamente recentes. A descoberta não apenas estabelece um marco muito inicial no desenvolvimento da temperatura ca³smica de fundo, mas também pode ter implicações para a enigma¡tica energia escura. O artigo foi publicado em Natureza hoje.

Os cientistas usaram o observata³rio NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) nos Alpes Franceses, o radiotelesca³pio mais poderoso do Hemisfanãrio Norte, para observar HFLS3, uma enorme gala¡xia starburst a uma distância correspondente a uma idade de apenas 880 milhões de anos após a Grande Bang. Eles descobriram uma tela de gás de águafria que lana§a uma sombra na radiação ca³smica de fundo em micro-ondas. A sombra aparece porque a águamais fria absorve a radiação de microondas mais quente em seu caminho em direção a  Terra, e sua escurida£o revela a diferença de temperatura. Como a temperatura da águapode ser determinada a partir de outras propriedades observadas da explosão estelar, a diferença indica a temperatura da radiação rela­quia do Big Bang, que naquela anãpoca era cerca de sete vezes maior do que no Universo hoje.

"Além da prova de resfriamento, esta descoberta também nos mostra que o Universo em sua infa¢ncia tinha algumas caracteri­sticas físicas bastante especa­ficas que não existem mais hoje", disse o autor principal, Professor Dr. Dominik Riechers, do Instituto de Astrofísica da Universidade de Cola´nia. "Muito cedo, cerca de 1,5 bilha£o de anos após o Big Bang, o fundo ca³smico de microondas já era muito frio para que esse efeito fosse observa¡vel. Temos, portanto, uma janela de observação única que se abre apenas para um Universo muito jovem", continuou ele. Em outras palavras, se uma gala¡xia com propriedades idaªnticas a s de HFLS3 existisse hoje, a sombra da águanão seria observa¡vel porque o contraste necessa¡rio nas temperaturas não existiria mais.

Antenas do observata³rio NOEMA (MPG/Alemanha, CNRS/Frana§a, IGN/Espanha). Usando
seu poder de resolução aºnico, os astrônomos sondaram o Universo primitivo e encontraram
um novo manãtodo para medir a temperatura de fundo em micro-ondas ca³smicas. O NOEMA
éo radiotelesca³pio mais poderoso do Hemisfanãrio Norte. O observata³rio opera a mais de
2.500 metros acima doníveldo mar em um dos locais de alta altitude mais extensos da
Europa, o Plateau de Bure, nos Alpes franceses. O telesca³pio éoperado pelo Institut de
Radioastronomie Millimanãtrique (IRAM) e éfinanciado pela Max-Planck Society (Alemanha),
o Centre National de Recherche Scientifique (Frana§a) e o Instituto Geogra¡fico
Nacional (Espanha). Crédito: IRAM, A.Ramboud

"Este importante marco não apenas confirma a tendaªncia de resfriamento esperada para uma anãpoca muito anterior a  que foi possí­vel medir, mas também pode ter implicações diretas para a natureza da indescrita­vel energia escura", disse o coautor Dr. Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) em Bonn. Acredita-se que a energia escura seja responsável pela expansão acelerada do Universo nos últimos bilhaµes de anos, mas suas propriedades permanecem pouco compreendidas porque não podem ser observadas diretamente com as instalações e instrumentos atualmente dispona­veis. No entanto, suas propriedades influenciam a evolução da expansão ca³smica e, portanto, a taxa de resfriamento do Universo ao longo do tempo ca³smico. Com base nesse experimento, as propriedades da energia escura permanecem ospor enquanto osconsistentes com as de Einstein. constante cosmola³gica.' "Ou seja, um Universo em expansão no qual a densidade da energia escura não muda", explicou Weiss.
 
Tendo descoberto uma dessas nuvens de águafria em uma gala¡xia starburst no ini­cio do Universo, a equipe agora estãose preparando para encontrar muitas outras no canãu. Seu objetivo émapear o resfriamento do eco do Big Bang nos primeiros 1,5 bilha£o de anos da história ca³smica. "Esta nova técnica fornece novos insights importantes sobre a evolução do Universo, que são muito difa­ceis de restringir de outra forma em anãpocas tão precoces", disse Riechers.

"Nossa equipe já estãoacompanhando isso com o NOEMA estudando os arredores de outras gala¡xias", disse o coautor e cientista do projeto NOEMA, Dr. Roberto Neri. “Com as melhorias esperadas na precisão dos estudos de amostras maiores de nuvens de a¡gua, resta saber se nossa compreensão ba¡sica atual da expansão do Universo se mantanãm”.

 

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