O Telescópio Espacial Spitzer da NASA revelou que algumas das primeiras galáxias do universo eram mais brilhantes do que o esperado. O excesso de luz é um subproduto das galáxias liberando quantidades incrivelmente altas de radiação ionizante.
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A descoberta oferece pistas para a causa da ‘Epoch of Reionization’, um grande evento cósmico que transformou o universo de ser opaco para a brilhante paisagem estelar vista hoje, de acordo com informações da Agência Espacial Americana.
Em um novo estudo, pesquisadores relatam observações de algumas das primeiras galáxias a se formar no universo, menos de 1 bilhão de anos após o Big Bang. Os dados mostram que, em alguns comprimentos de onda específicos da luz infravermelha, as galáxias são consideravelmente mais brilhantes do que os cientistas previram. O estudo é o primeiro a confirmar este fenômeno para uma grande amostragem de galáxias deste período, mostrando que estes não eram casos especiais de brilho excessivo, mas que mesmo galáxias médias presentes naquela época eram muito mais brilhantes nesses comprimentos de onda do que as galáxias que vemos hoje .
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Ninguém sabe ao certo quando as primeiras estrelas do nosso universo ganham vida. Mas as evidências sugerem que entre 100 milhões e 200 milhões de anos após o big bang, o universo foi preenchido principalmente com gás de hidrogênio neutro que talvez tivesse apenas começado a coalescer em estrelas, que então começaram a formar as primeiras galáxias.
Outra coisa também mudou: os elétrons do gás hidrogênio neutro onipresente haviam sido removidos em um processo conhecido como ionização.
De acordo com a NASA, antes dessa transformação em todo o universo, formas de luz de comprimentos de onda longos, como ondas de rádio e luz visível, atravessavam o universo mais ou menos livre. Mas comprimentos de onda mais curtos de luz – incluindo luz ultravioleta, raios-X e raios gama – foram interrompidos por átomos de hidrogênio neutros. Essas colisões retirariam os átomos de hidrogênio neutros de seus elétrons, ionizando-os.
Mas o que poderia ter produzido radiação ionizante suficiente para afetar todo o hidrogênio no universo? Foram estrelas individuais? Galáxias gigantes? Se um dos dois fosse o culpado, esses primeiros colonizadores cósmicos teriam sido diferentes da maioria das estrelas e galáxias modernas, que normalmente não liberam grandes quantidades de radiação ionizante. Então, novamente, talvez algo mais tenha causado o evento, como quasares – galáxias com centros incrivelmente brilhantes, alimentados por enormes quantidades de material que orbitam buracos negros supermassivos.
Procurando por luz
Para retroceder no tempo para a era pouco antes do fim da época da reionização, Spitzer encarou duas regiões do céu por mais de 200 horas cada, permitindo que o telescópio espacial coletasse luz que havia viajado por mais de 13 bilhões de anos para chegar até nós.
Usando essas observações ultra-profundas de Spitzer, a equipe de astrônomos observou 135 galáxias distantes e descobriu que elas eram particularmente brilhantes em dois comprimentos de onda específicos de luz infravermelha produzidos por radiação ionizante interagindo com os gases de hidrogênio e oxigênio dentro das galáxias. Isso implica que essas galáxias foram dominadas por estrelas jovens e maciças compostas principalmente de hidrogênio e hélio. Eles contêm quantidades muito pequenas de elementos «pesados» (como nitrogênio, carbono e oxigênio) em comparação com estrelas encontradas em galáxias modernas comuns.
Essas estrelas não foram as primeiras estrelas a se formar no universo (elas seriam compostas apenas de hidrogênio e hélio), mas ainda eram membros de uma geração muito antiga de estrelas.»A Epoch of Reionization não foi um evento instantâneo, então, embora os novos resultados não sejam suficientes para fechar o livro sobre esse evento cósmico, eles fornecem novos detalhes sobre como o universo evoluiu neste momento e como a transição se desenrolou», revelou a NASA.
«Esses resultados do Spitzer são certamente mais um passo para resolver o mistério da reionização cósmica», disse Pascal Oesch, professor assistente da Universidade de Genebra e co-autor do estudo. «Agora sabemos que as condições físicas nessas galáxias iniciais eram muito diferentes das galáxias típicas de hoje. O trabalho do Telescópio Espacial James Webb será o trabalho para descobrir as razões detalhadas pelas quais.»
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