Uma equipa internacional de investigadores, incluindo membros da Universidade de Michigan, revelou resultados surpreendentes que poderão redefinir a nossa compreensão de uma transição fundamental no Universo primitivo.

Nos primeiros mil milhões de anos após o Big Bang, o Universo estava repleto de uma névoa de hidrogénio neutro que era impenetrável à luz ultravioleta. Hoje, porém, essa névoa dissipou-se graças a uma época que teve início há cerca de 13 mil milhões de anos, conhecida como reionização.

Durante a reionização, a radiação energética proveniente das galáxias do Universo primitivo colidiu com o hidrogénio neutro que constituía a névoa e dividiu-o em protões e eletrões carregados, ou ionizados.

"Por fim, quando ionizou a maior parte do hidrogénio que preenchia o espaço intergaláctico, isso marcou o fim da reionização e é assim que vemos o Universo hoje", afirmou Cody Carr, investigador pós-doc da U-M no Departamento de Astronomia. "Chamamos à reionização a última grande transição de fase do Universo".

No entanto, identificar as fontes desta radiação ionizante e compreender como esta escapou das primeiras galáxias constitui um desafio central na astronomia.

"Não sabemos exatamente que objetos causaram a reionização nem como esta evoluiu", afirmou Carr, que liderou e realizou o estudo enquanto investigador na Universidade de Zhejiang, na China, antes de ingressar na U-M. "Sabemos que ocorreu, mas não temos respostas completas para essas questões".

Uma das principais teorias acerca do que permitiu a reionização era a de que os ventos criados por supernovas - ou pela explosão de estrelas massivas - nas primeiras galáxias abriram caminho para que a radiação ionizante escapasse. Agora, porém, utilizando o Telescópio Espacial Hubble - uma missão da NASA lançada com contribuições da ESA - para observar galáxias próximas, a equipa demonstrou que esses ventos estão, na verdade, ausentes nas galáxias de onde a radiação ionizante escapa.

"Basicamente, a forma como estas galáxias estavam a deixar escapar radiação ionizante não é aquela que pensávamos", afirmou Carr.

As descobertas da equipa, publicadas na revista Nature Astronomy, reforçam uma teoria alternativa por trás da reionização. Esta teoria defende que a atividade de estrelas jovens ajudou a radiação a escapar, antes de as explosões de supernova criarem ventos suficientemente poderosos para remodelar as galáxias.

"As nossas observações mostram que estes fotões estão a escapar antes da formação dos ventos galácticos", afirmou Carr.

Carr e os seus colegas estão a trabalhar para garantir mais tempo de observação com o Hubble, a fim de recolher mais evidências que ajudem a responder às questões sobre como a radiação ionizante escapa das galáxias. Entretanto, esta observação pode servir de base para simulações que ajudem os astrónomos a compreender melhor a reionização.

"As supernovas desempenham um papel central nas simulações hidrodinâmicas cosmológicas que explicam como a radiação ionizante escapa das galáxias", afirmou Renyue Cen, autor sénior do estudo e professor e diretor do Centro de Cosmologia e Astrofísica Computacional da Universidade de Zhejiang. "As nossas descobertas destacam a necessidade de examinar como a radiação e os ventos provenientes de estrelas jovens moldam o gás circundante antes da explosão das primeiras supernovas".

Com o Telescópio Espacial Hubble, a equipa observou galáxias "starburst" próximas - galáxias onde as estrelas se formam a um ritmo astronómico - que se assemelham a algumas das galáxias que se pensa terem ajudado a reionizar o Universo primitivo. Os investigadores analisaram os espetros destas galáxias, medindo quais os comprimentos de onda de luz que escapam das galáxias e as velocidades dos seus ventos galácticos.

O gás presente nestes ventos absorve luz em comprimentos de onda específicos, deixando quebras nos espetros cujas posições e larguras revelam a forma como o gás se move. A equipa descobriu que as galáxias com os ventos mais rápidos permitiam que escapasse a menor fração de radiação ionizante.

"Parece que a energia proveniente das supernovas agitou o ambiente circundante e aumentou, em vez de diminuir, a cobertura de gás neutro e poeira que suprime a fuga da radiação ionizante", afirmou Stephan McCandliss, autor sénior do novo estudo e diretor do Centro de Ciências Astrofísicas da Universidade Johns Hopkins.

// Universidade de Michigan (comunicado de imprensa)
// Universidade Johns Hopkins (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

Quer saber mais?

Universo:
Wikipedia
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Universo (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
Reionização (Wikipedia)

Galáxia "starburst" (ou com formação estelar explosiva):
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
Wikipedia