Astrônomos podem estar perto de encontrar as primeiras estrelas do universo

Astrônomos acreditam estar muito perto de encontrar sinais das primeiras estrelas do universo, que devem ter s formado há cerca de 12 bilhões de anos. Usando o radiotelescópio Murchison Widefield Array (MWA), localizado na Austrália, cientistas buscam sinais de hidrogênio neutro, gás que dominou o universo na Era das Trevas. 

O estudo, que está para sair no The Astrophysical Journal e está publicado no site ArXiv, limitou a força do sinal de hidrogênio neutro para o menor nível até o momento, o que vai ajudar a facilitar a busca. 

“Podemos dizer confiantes que se o sinal de hidrogênio neutro fosse mais forte do que o limite que definimos no artigo, então o telescópio o teria detectado”, garantiu Jonathan Pober, um dos autores do estudo. “Essa descoberto pode nos ajudar a restringir ainda mais o momento em que a Era das Trevas acabou e as primeiras estrelas surgiram”.

Para entender a busca dos astrônomos, é preciso lembrar um pouco da teoria do surgimento do universo. Acredita-se que o Big Bang aconteceu pouco menos de 14 bilhões de anos atrás, e nos primeiros cerca de 377.000 anos o calor era tão intenso que nenhum átomo se formou. Só quando o universo esfriou um pouco o hidrogênio neutro começou a surgir, além de um pouco de hélio e uns traços de lítio.

Calcula-se que a primeira luz e a primeira galáxia se formaram há pouco mais de 13 bilhões de anos, no período chamado Reionização. E a ciência acredita que as primeiras estrelas se formaram, basicamente, de hidrogênio neutro. Por isso, buscam traços desse elemento químico.

O estudo é assinado por Wenyang Li, estudante de pós-doutorado na Universidade Brown, com participação de Pober. Eles usaram dados do MWA após uma reestruturação do telescópio que ampliou bastante a capacidade de detectar ondas. Construído em 2013, o radiotelescópio tinha 2048 antenas em 128 fileiras, que foram realinhadas em 246 recentemente. O supercomputador Correlator faz a análise dos dados. 

Agulha no palheiro

O comprimento das ondas de hidrogênio neutro é de 21 cm. Conforme o universo expandiu nesses 12 bilhões de anos desde a era da Reionização, o sinal agora deve ter esticado para cerca de 2 metros, que é o que os cientistas estão buscando com o MWA. Para isso, isolaram o radiotelescópio em uma área remota da Austrália para evitar ao máximo a “contaminação” de outros sinais.

“Todas essas outras fontes possuem magnitude mais forte que o sinal que estamos tentando detectar”, disse Pober. “Até mesmo sinal de rádio FM que é refletido em um avião de passagem acima do telescópio é suficiente para contaminar os dados”. E é aí que entra o supercomputador Correlator.

Além de analisar os dados, a máquina também filtra sinais muito próximos. E, mesmo assim, a calibragem do radiotelescópio tem que ser muito precisa. “Se olhamos para frequências de rádio ou comprimentos de onda diferentes, o telescópio se comporta de maneira diferente”, observou Pober. “Corrigir a resposta do telescópio é absolutamente crítico para, então, separarmos os contaminantes astrofísicos e o sinal de interesse”.

Esta é a segunda vez seguida que uma análise de dados do MWA retorna um novo limite, o que aumenta a esperança de que o radiotelescópio encontre o sinal das primeiras estrelas em algum momento.

“Esta análise mostra que a atualização na fase dois teve muitos dos efeitos desejados e que as novas técnicas de análise vão melhorar análises futuras”, celebrou Pober. “O fato de o MWA ter agora publicado os dois melhores limites consecutivos do sinal impulsiona a ideia de que este experimento e sua abordagem prometem muito”. 

Fonte: Canaltech / Universidade Brown