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Cientistas Estão Perto de Detectar O Sinal Da Era das Trevas do Universo

Hoje, as estrelas preenchem todo o céu. Mas quando o universo estava na sua infância, ele quase não continha estrelas. Agora, um grupo de pesquisadores, está mais perto do que nunca de detectar, medir e estudar um sinal dessa era, que viajou através do cosmos desde esse período sem estrelas, há 13 bilhões de anos.

A equipe de pesquisadores, realizou uma grande melhoria na coleta de dados emitidos nas ondas de rádio pelo Murchison Widefield Array. A equipe, está atualmente analisando os dados desse rádio telescópio que fica numa região remota do oeste australiano, para detectar um sinal dessa idade negra do universo, ainda pouco entendida.

Aprender sobre esse período irá ajudar os pesquisadores a acessarem grandes questões sobre o universo hoje.

Os pesquisadores acreditam que as propriedades do universo durante essa era tiveram um grande efeito na formação das primeiras estrelas e colocaram em movimento as feições estruturais que são observadas no universo atualmente. A maneira como a matéria foi distribuída no universo durante essa era negra, moldou como as galáxias e os aglomerados de galáxias são distribuídos hoje em dia.

Antes dessa era das trevas, o universo era quente e denso. Os elétrons e os fótons se chocavam regularmente, fazendo o universo ser opaco. Mas quando o universo tinha menos de um milhão de anos, as interações entre os fótons e os elétrons se tornaram raras. O universo em expansão tornou-se cada vez mais transparente e escuro, dando início a era das trevas.

A era sem estrelas, durou centenas de milhões de anos, durante a qual o hidrogênio neutro, ou seja, átomos de hidrogênio sem carga, dominavam o cosmos.

Para essa era das trevas, claro, não existia um sinal de luz para que os astrônomos possam estudar e entender melhor o que acontecia, mas não existia a luz visível. Porém, existia um sinal específico que os astrônomos podem procurar e estudar. Esse sinal vem de todo o hidrogênio neutro que compunha o universo. Esse sinal nunca foi medido, mas sabe-se que ele existe e está lá. Só que ele é bem complexo de ser detectado, pois desde que esse sinal foi emitido, há 13 bilhões de anos, o universo se tornou um lugar bem movimentado e complicado, preenchido outras atividades das estrelas, galáxias, e até mesmo a nossa própria tecnologia que acaba se sobrepondo ao sinal do hidrogênio neutro.

O sinal de 13 bilhões de anos que os astrônomos estão atrás é uma emissão eletromagnética de ondas de rádio do hidrogênio neutro emitido no comprimento de onda de 21 centímetros. O universo desde então se expandiu de modo que o sinal agora deve ter um comprimento de onda de 2 metros.

Esse sinal deve abrigar informações sobre a era das trevas e os eventos que a finalizaram.

Quando o universo tinha apenas 1 bilhão de anos, os átomos de hidrogênio começaram a se agregar formando as primeiras estrelas, terminando assim com a era das trevas. A luz dessas primeiras estrelas deu início a uma nova era na história do universo, a chamada de
Época da Reionização, onde a energia dessas estrelas converteu a maior parte do hidrogênio neutro em plasma ionizado. Esse plasma domina o espaço interestelar até hoje.

A Época da Reionização e a era das trevas são períodos críticos para se entender as características do nosso universo, como, por exemplo, porque temos algumas regiões preenchidas com galáxias e outras relativamente vazias, a distribuição da matéria e potencialmente até mesmo entender sobre a matéria escura e a energia escura.

O Murchison Array é a ferramenta que será usada para isso. Esse rádio telescópio consiste de 4096 antenas de dipolo, que registram sinais de baixa frequência como a assinatura eletromagnética do hidrogênio neutro.

Porém, esses sinais de baixa frequência são difíceis de serem detectados devido a todo ruído eletromagnético de outras fontes ao redor do cosmos, incluindo galáxias, estrelas e atividades humanas. A equipe de pesquisadores desenvolveu métodos sofisticados para filtrar esse ruído e poder então tentar detectar o sinal. Em 2019, os pesquisadores anunciaram que eles filtraram a interferência eletromagnética, incluindo, até transmissões de rádio, a partir de 21 horas de aquisição de dados obtidos pelo Murchison Array.

Além disso, a equipe tem cerca de 3000 horas de dados adicionais coletados pelo rádio telescópio. Os pesquisadores estão tentando filtrar a interferência e assim poderão chegar cada vez mais perto de detectar o sinal do hidrogênio neutro e assim tentar iluminar um pouco a era das trevas do universo.

Fonte:

https://phys.org/news/2020-06-scientists-billion-year-old-universe-dark-age.html

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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