Durante o período de aquecimento do universo há 11 bilhões de anos atrás, os quasares – o núcleo brilhante das galáxias ativas – produziram explosões de radiação intensa que impediu o crescimento de algumas galáxias anãs por aproximadamente 500 milhões de anos.
Usando o instrumento Hubble Cosmic Origins Spectrograph (COS), os astrônomos identificaram e dataram essa época entre 11.7 e 11.3 bilhões de anos atrás, quando a luz ultravioleta emitida pelas galáxias ativas retiraram elétrons dos átomos de hélio. O processo conhecido como ionização, aqueceu o hélio intergaláctico de 18000 graus Fahrenheit até aproximadamente 40000 graus. Isso então inibiu o colapso gravitacional de gás que seriam usados na formação de novas gerações de estrelas e de algumas pequenas galáxias.
Devido a melhoria na sua sensibilidade e o menor nível de ruído em comparação com os espectrógrafos anteriores, as observações feitas com o COS são inovadoras. Essas observações permitiram aos cientistas produzirem medições mais detalhadas do hélio intergaláctico do que as feitas anteriormente.
“Esses resultados obtidos com o COS dão uma nova idéia sobre uma importante fase da história do universo”, disse Eric Smith o cientista do programa do Hubble que fica baseado na sede da NASA em Washington.
Michael Shull da Universidade de Boulder no Colorado e a sua equipe estudaram o espectro da luz ultravioleta produzido por um quasar e encontraram sinais de hélio ionizado. Essa luz, que brilha como um farol na névoa, viaja através de nuvens interceptadas por gás invisível e permite assim aos cientistas estudarem uma amostra das nuvens de gás.
O universo passou por uma onda de calor inicial há mais de 13 bilhões de anos atrás, quando a energia das primeiras estrelas massivas ionizaram o hidrogênio interestelar frio do Big Bang. Essa época é chamada de reionização, pois o núcleo de hidrogênio originalmente estava em um estado ionizado pouco depois do Big Bang.
A equipe do Hubble descobriu que seria necessário mais dois bilhões de anos antes que o universo produzisse fontes de radiação ultravioleta com energia suficiente para reionizar o hélio primordial que também foi aquecido no Big Bang. Essa radiação não veio das estrelas mas sim de buracos negros super massivos . Os buracos negros converteram de forma furiosa uma parte da energia gravitacional dessa massa em uma poderosa radiação ultravioleta que ficaram fora das galáxias ativas.
A reionização do hélio ocorreu em um momento de transição na história do universo quando as galáxias colidiram para dar início aos quasares. Após o hélio ser reionizado, o gás intergaláctico novamente esfriou e as galáxias anãs puderam então seguir o seu curso normal de formação.
“Eu acredito que somente algumas galáxias anãs poderiam ter se formado caso a reionização do hélio não tivesse acontecido”, disse Shull.
Até agora Shull e a sua equipe só tem uma perspectiva para medir a transição do hélio para o hélio ionizado. Contudo a equipe de ciências do COS planeja usar o Hubble para observar outras direções e assim determinar se a reionização do hélio aconteceu de forma uniforme em todo o universo.
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