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Correio Braziliense

Astrônomos criam mapa dos primeiros bilhões de anos do Universo

Estudo vai ajudar a compreender melhor a história do Cosmos e das estranhas propriedades físicas do início de tudo, afirmam pesquisadores


postado em 04/04/2018 06:00 / atualizado em 04/04/2018 10:45

Constelação de Sextans, a região celeste mais próxima da Terra observada no novo trabalho. A idade das galáxias pode ser estimada pelo chamado desvio do vermelho(foto: ESO/UltraVISTA team )
Constelação de Sextans, a região celeste mais próxima da Terra observada no novo trabalho. A idade das galáxias pode ser estimada pelo chamado desvio do vermelho (foto: ESO/UltraVISTA team )


Entre 13 bilhões e 11 bilhões de anos atrás, o Universo ainda era um bebê. Com o big bang estimado para ter ocorrido há 14 bilhões de anos, naquela época, ele dava seus primeiros passos. Tanto tempo depois, astrônomos conseguiram fazer o maior mapa tridimensional da primeira infância do Cosmos. Com imagens obtidas pelos telescópios Subaru, no Havaí, e Isaac Newton, nas Ilhas Canárias, os pesquisadores da Universidade de Lancaster, no Reino Unido, retrataram detalhadamente a evolução dos corpos celestes e, com isso, descobriram 4 mil galáxias primitivas, que mais tarde evoluiriam para sistemas como os que se conhecem hoje.

A equipe, liderada pelo português David Sobral, mapeou a infância do Universo em 16 diferentes épocas, dentro dos primeiros quatro bilhões de anos do Cosmos. “A luz das galáxias mais distantes leva bilhões de anos para nos alcançar. Isso significa que telescópios agem como máquinas do tempo, permitindo que enxerguemos galáxias de um passado muito distante”, explica Sobral. A luz emitida por elas também é esticada pela expansão do Universo, aumentando seu comprimento de onda, de forma que fica mais vermelha. O chamado desvio para o vermelho está associado à distância da galáxia e permite calcular a sua idade, pois, ao identificar a localização dela, os cientistas conseguem saber quanto tempo a luz demorou para alcançar a Terra e, portanto, quantos bilhões de anos esse sistema tem.


Violência 

No trabalho, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, a equipe utilizou filtros para avaliar comprimentos de onda de luz específica e, assim, estudar determinadas épocas da história do Universo. “Usamos uma grande quantidade de dados obtidos por 16 filtros especiais e os processamos em Lancaster, para literalmente fatiar o Universo no tempo cósmico e viajamos no tempo ao passado distante com 16 destinos de tempo cósmico bem definidos”, diz Sérgio Santos, estudante de Ph.D. e membro da equipe.

Os astrônomos descobriram 4 mil galáxias primitivas, que parecem ter sido formadas em explosões violentas e desordenadas, diferentemente da taxa de nascimento de estrelas, relativamente estável da Via Láctea. Além disso, os cientistas identificaram uma população de estrelas mais quentes, azuis e pobres em metais comparadas àquelas observadas hoje. De acordo com Sobral, as galáxias detectadas existiram quando o Universo tinha apenas entre 20% e 7% da idade atual, o que fornecerá informações cruciais sobre as fases precoces da formação das galáxias, diz.

Sobral disse que as galáxias primitivas eram muito mais compactas. “A maior parte das galáxias distantes que encontramos tem apenas cerca de 3 mil anos-luz de diâmetro, enquanto a Via Láctea é cerca de 30 vezes maior. A sua compacidade provavelmente explica muitas das incríveis propriedades físicas que eram comuns no início do Universo”, comentou, em nota, Ana Paulino-Afonso, aluna de doutorado de Sobral. “Algumas dessas galáxias devem ter evoluído para se tornar como a nossa. Assim, estamos vendo como nossa galáxia pode ter parecido de 11 a 13 bilhões de anos atrás.”

 

Mapeamento cósmico: em azul, galáxias de um passado mais recente(foto: D. Sobral/divulgação)
Mapeamento cósmico: em azul, galáxias de um passado mais recente (foto: D. Sobral/divulgação)
 

Isolada

Em outro estudo publicado na Nature Astronomy, astrônomos da Universidade de Minnesota, da Universidade de Tóquio e do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo observaram a mais distante estrela individual (fora de uma galáxia) já identificada até agora. Ela fica distante 9 bilhões de anos da Terra. Segundo os autores do trabalho, a maior parte das buscas de objetos no espaço profundo requer longas observações com telescópios. As galáxias são alvos favoráveis, pois consistem em coleções com cerca de 10 bilhões de estrelas. Porém, visualizar um único corpo celeste já é bem mais difícil devido à luz fraca emitida individualmente.

Mas o grupo de cientistas, liderados por Patrick Kelly, físico da Universidade de Minnesota, conseguiu encontrar essa estrela, batizada de Ícaro, graças ao seu brilho ter sido ampliado 2 mil vezes pela gravidade de um corpo maior, logo em frente a ela. Enquanto observavam o aglomerado galáctico MACS J1149+2223, 5 bilhões de anos-luz da Terra, com o telescópio espacial Hubble, eles perceberam uma luz intermitente de fundo. Análises mais detalhadas revelaram que o foco luminoso não vinha de uma explosão estelar no fim da vida (uma supernova), mas, em vez disso, de uma estrela azul. Na verdade, a gravidade do conjunto de galáxias dobrou o tecido do espaço-tempo, ampliando a imagem da estrela, um fenômeno conhecido como lente gravitacional, quando um objeto aumenta a luz de corpos que estão diretamente atrás dele.

Segundo os pesquisadores, a descoberta da Ícaro é importante também para o estudo da matéria escura. Nesse estudo, pelo padrão de ampliação da estrela, os astrônomos, por exemplo, puderam excluir a possibilidade de esse misterioso material ser formado, principalmente, por um número elevado de buracos negros, com massa dezenas de vezes maior que o Sol. “Esperamos que mais estrelas ampliadas sejam descobertas quando o telescópio James Webb se torne operacional e, assim, conseguiremos mais informações sobre as propriedades da matéria escura”, diz Patrick Kelly.

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