Descobrindo a Origem das Primeiras Luzes Cósmicas
Finalmente, podemos entender o que acendeu o alvorecer cósmico no Universo primordial. Segundo dados dos telescópios espaciais Hubble e James Webb, as primeiras fontes de fótons livres eram pequenas galáxias anãs. Além disso, essas galáxias começaram a brilhar e a dissipar a névoa de hidrogênio que preenchia o espaço intergaláctico.
Um estudo sobre essa pesquisa foi publicado em fevereiro de 2024.
O Papel das Galáxias Anãs na Evolução do Universo
“Essa descoberta revela o papel crucial das galáxias ultra-faintes na evolução do Universo primitivo”, declarou a astrofísica Iryna Chemerynska, do Institut d’Astrophysique de Paris. Essas galáxias produzem fótons ionizantes capazes de transformar hidrogênio neutro em plasma ionizado, durante a reionização cósmica. Portanto, compreender galáxias de baixa massa é fundamental para entender a história do Universo.
O Alvorecer Cósmico e a Transformação do Espaço
No início do Universo, minutos após o Big Bang, o espaço estava preenchido por uma névoa densa e quente de plasma ionizado. O pouco de luz existente não conseguia penetrar nessa névoa, pois os fótons se dispersavam ao colidir com elétrons livres, deixando o Universo escuro.
Após cerca de 300 mil anos, enquanto o Universo esfriava, prótons e elétrons começaram a se combinar e formar hidrogênio neutro e um pouco de hélio. A maior parte dos comprimentos de onda da luz podia passar por esse meio neutro, entretanto, fontes de luz eram escassas. Por exemplo, as primeiras estrelas surgiram dessas nuvens de hidrogênio e hélio.
Essas estrelas emitiram radiação suficiente para arrancar elétrons e reionizar o gás. Nesse estágio, o Universo já havia expandido tanto que o gás estava diluído e permitia a passagem da luz. Assim, cerca de um bilhão de anos após o Big Bang, o alvorecer cósmico chegou ao fim e o Universo foi completamente reionizado: as luzes se acenderam.
Surpresas Reveladas pelo Telescópio James Webb
Por outro lado, devido à densa névoa e à distância extrema, sempre foi difícil observar essa fase. Cientistas inicialmente supunham que fontes poderosas, como buracos negros gigantes ou grandes galáxias com intensa formação estelar, fossem responsáveis por esse clareamento. Entretanto, o JWST foi projetado para explorar o alvorecer cósmico e revelou surpresas.
Uma equipe internacional liderada pelo astrofísico Hakim Atek, do Institut d’Astrophysique de Paris, analisou dados do JWST sobre o enxame de galáxias Abell 2744, complementados por dados do Hubble. Abell 2744 é tão denso que deforma o espaço-tempo ao seu redor, funcionando como uma lente cósmica e ampliando a luz de objetos distantes. Essa lente permitiu observar pequenas galáxias anãs próximas ao alvorecer cósmico.
Quantidade e Brilho das Galáxias Anãs
Com espectros detalhados obtidos pelo JWST, a equipe identificou que essas galáxias anãs são as mais abundantes no Universo primitivo e muito mais brilhantes do que se esperava. De fato, elas superam em número as grandes galáxias na proporção de 100 para 1 e emitem coletivamente quatro vezes mais radiação ionizante do que as maiores galáxias.
Por essa razão, entende-se que as galáxias anãs tiveram papel fundamental na reionização do Universo e, portanto, em sua evolução inicial.
Matéria original: https://www.sciencealert.com/we-finally-know-how-the-lights-turned-on-at-the-dawn-of-time
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