Amanhecer cósmico ocorreu 250 a 350 milhões de anos após o Big Bang

 Imagem a cores falsas do enxame galáctico usado para detetar uma das seis galáxias, MACS0416-JD. Esta galáxia tem uma idade estimada em 351 milhões de anos, o que significa que foi formada 178 milhões de anos após o Big Bang. A massa estelar desta galáxia é mil milhões de vezes a massa do nosso Sol. Este objeto é atualmente a galáxia mais distante já detetada com o ALMA. Crédito: ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields

De acordo com um novo estudo liderado por investigadores da UCL (University College Londeo) e da Universidade de Cambridge, o amanhecer cósmico, quando as estrelas se formaram pela primeira vez, ocorreu 250 milhões a 350 milhões de anos após o início do Universo. O estudo, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugere que o Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para novembro, será sensível o suficiente para observar diretamente o nascimento das galáxias. 

Analisando imagens do Hubble e do Telescópio Espacial Spitzer, os investigadores calcularam que a idade destas galáxias varia entre 200 a 300 milhões de anos, permitindo uma estimativa de quando as suas estrelas se formaram pela primeira vez.  A equipe de investigação do Reino Unido examinou seis das galáxias mais distantes atualmente conhecidas, cuja luz levou a maior parte da vida do Universo para chegar até nós. Eles descobriram que a distância destas galáxias correspondia a olhar para trás no tempo, até mais de 13 mil milhões de anos, quando o Universo tinha apenas 550 milhões de anos. 

O autor principal, Dr. Nicolas Laporte (Universidade de Cambridge), que começou o projeto enquanto estava na UCL, disse: "Os teóricos especulam que o Universo era um lugar escuro nas primeiras centenas de milhões de anos, antes da formação das primeiras estrelas e galáxias. Testemunhar o momento em que o Universo foi banhado pela primeira vez pela luz das estrelas é um dos grandes objetivos da astronomia. 

"As nossas observações indicam que o amanhecer cósmico ocorreu entre 250 e 350 milhões de anos após o início do Universo e, no momento da sua formação, galáxias como as que estudámos teriam sido suficientemente luminosas para serem vistas com o Telescópio Espacial James Webb." 

Os investigadores analisaram a luz estelar das galáxias, conforme registada pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, examinando um marcador na sua distribuição de energia indicativo da presença de hidrogénio atómico nas suas atmosferas estelares. Isto fornece uma estimativa da idade das estrelas que contêm. Esta assinatura de hidrogénio aumenta em força à medida que a população estelar envelhece, mas diminui quando a galáxia tem mais de mil milhões de anos. A dependência da idade surge porque as estrelas mais massivas que contribuem para este sinal queimam o seu combustível nuclear mais rapidamente e, portanto, morrem primeiro. 

O coautor Dr. Romain Meyer (UCL e Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha), disse: "Este indicador de idade é usado para datar estrelas no nosso próprio bairro na Via Láctea, mas também pode ser usado para datar galáxias extremamente remotas, vistas num período muito inicial do Universo. 

"Usando este indicador podemos inferir que, mesmo nestes primeiros tempos, as nossas galáxias têm entre 200 e 300 milhões de anos." 

Ao analisarem os dados do Hubble do Spitzer, os investigadores precisaram estimar o "desvio para o vermelho" de cada galáxia, o que indica a sua distância cosmológica e, portanto, a época em que existiam no Universo. Para conseguir isto, realizaram medições espectroscópicas usando o arsenal completo de poderosos telescópios terrestres - o ALMA (Atacama Large Millimetre Array), o VLT e o Telescópio Gemini-Sul no Chile e os telescópios gémeos Keck no Hawaii. 

Estas medições permitiram à equipa confirmar que observar estas galáxias correspondia a olhar para uma época em que o Universo tinha 550 milhões de anos. 

O coautor e professor Richard Ellis (UCL), que rastreou galáxias cada vez mais distantes ao longo da sua carreira, disse: "Na última década, os astrónomos empurraram para trás as fronteiras do que podemos observar até uma época em que o Universo tinha apenas 4% da sua idade atual. No entanto, devido à transparência limitada da atmosfera da Terra e às capacidades dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, atingimos o nosso limite. 

"Aguardamos agora ansiosamente o lançamento do Telescópio Espacial James Webb, que acreditamos ter a capacidade de testemunhar diretamente o amanhecer cósmico. 

"A busca para ver este momento importante na história do Universo tem sido um santo Graal na astronomia durante décadas. Uma vez que somos feitos de material processado nas estrelas, esta é, em certo sentido, a busca pelas nossas próprias origens."

Fonte: Astronomia OnLine