Cientistas utilizaram o Very Large Telescope do ESO para sondar o Universo primordial a diferentes idades à medida que este se ia tornando transparente à radiação ultravioleta. Esta breve mas dramática fase da história cósmica – conhecida como reionização – ocorreu há cerca de 13 mil milhões de anos. Ao estudar detalhadamente as galáxias mais distantes alguma vez encontradas, a equipa conseguiu determinar pela primeira vez a linha cronológica da reonização. A equipa demonstrou também que esta fase deve ter ocorrido mais depressa do que os astrónomos pensavam anteriormente.
Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o VLT como uma máquina do tempo e observou no Universo primordial várias das galáxias mais distantes alguma vez detetadas. A equipa conseguiu medir distâncias de forma precisa e descobriu que estamos a ver estas galáxias tal como eram entre 780 a mil milhões de anos depois do Big Bang.
As novas observações permitiram aos astrónomos estabelecer pela primeira vez uma linha cronológica para o que é conhecido como a Era da Reionização. Durante esta fase o nevoeiro de hidrogénio gasoso estava a desaparecer, permitindo que a radiação ultravioleta atravessasse o Universo pela primeira vez sem ser impedida.
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Os diferentes elementos químicos brilham de modo intenso para determinadas cores. Estes picos de brilho são as chamadas riscas de emissão. Uma das mais intensas riscas de emissão no ultravioleta é a risca de Lyman-alfa, emitida pelo hidrogénio. É brilhante e facilmente reconhecível, de modo que pode ser facilmente detetada mesmo em observações de galáxias muito ténues e longínquas.
Ao encontrar a risca de Lyman-alfa em cinco galáxias longínquas a equipa conseguiu descobrir dois factos muito importantes: primeiro, ao observar de quanto é que a risca estava deslocada para o vermelho no espectro, a equipa pôde determinar a distância às galáxias e consequentemente quão próximo depois do Big Bang estavam a ser observadas. Este facto levou-os a colocar as galáxias por ordem, criando assim uma linha cronológica que mostra como é que a luz das galáxias evoluiu no tempo. Segundo, conseguiram determinar até que ponto a emissão de Lyman-alfa – vinda do hidrogénio brilhante que se encontra no interior das galáxias – é reabsorvida pelo nevoeiro de hidrogénio neutro no espaço intergalático em diferentes alturas no tempo.
“Observamos uma enorme diferença na quantidade de radiação ultravioleta que é reabsorvida entre as mais antigas e as mais recentes galáxias da nossa amostra,” diz a autora principal do artigo científico Laura Pentericci, do Observatório Astronómico de Roma, INAF. “Quando o Universo tinha apenas 780 milhões de anos o hidrogénio neutro era muito abundante, enchendo cerca de 10 a 50% de todo o volume do Universo. Mas apenas 200 milhões de anos mais tarde a quantidade de hidrogénio neutro tinha já diminuído para um nível muito baixo, semelhante ao que observamos hoje. Pensamos por isso que a reionização se deve ter dado muito mais rapidamente do que os astrónomos pensavam.”
Além de sondar a taxa à qual o nevoeiro primordial desapareceu, as observações da equipa sugerem também a fonte provável de radiação ultravioleta, a qual forneceu a energia necessária à ocorrência da reionização. Existem várias teorias que competem entre si sobre a origem desta radiação – duas das principais referem a primeira geração de estrelas no Universo e a intensa radiação emitida pela matéria que cai em buracos negros.
“A análise detalhada da radiação ténue emitida pelas duas galáxias mais distantes que encontrámos sugere que a primeira geração de estrelas pode ter contribuído para a energia libertada observada,” diz Eros Vanzella do INAF Observatório de Trieste, um membro da equipa de investigação. “Seriam estrelas muito jovens e de grande massa, cerca de cinco mil vezes mais jovens e com cem vezes mais massa do que o Sol. Estas estrelas teriam sido capazes de dissipar o nevoeiro primordial, tornando-o transparente.”
São necessárias medições muito precisas para confirmar ou excluir esta hipótese e mostrar que as estrelas podem produzir esta energia. Para isso precisamos de observações feitas a partir do espaço, ou então do European Extremely Large Telescope planeado pelo ESO, que será o maior olho no céu do mundo, quando estiver operacional no início da próxima década.
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Este é um excerto do artigo do ESO.
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