O Telescópio James Webb está cada vez mais perto de encontrar o que ionizou o universo

Os astrônomos determinaram que as chamadas galáxias "vazadas" podem ter sido responsáveis por desencadear a última grande época transformacional em nosso universo, uma que ionizou o gás interestelar neutro.

A representação de um artista de como as primeiras estrelas a iluminar o universo poderiam ter parecido no Amanhecer Cósmico. Crédito: NASA/WMAP Science Team 

Bilhões de anos atrás, nosso universo era muito menor e muito mais quente do que é hoje. Nos primeiros tempos, era tão pequeno e quente que estava no estado de um plasma, onde os elétrons eram separados dos núcleos atômicos. Mas quando o universo tinha cerca de 380.000 anos de idade, ele esfriou a ponto de os elétrons poderem se recombinar em seus núcleos, formando uma sopa de átomos neutros. 

No entanto, observações do universo atual revelam que quase toda a matéria no universo não é neutra. Em vez disso, é ionizado, mais uma vez no estado de um plasma. Algo teve que acontecer nos bilhões de anos seguintes para transformar o gás neutro do cosmos em um plasma ionizado. Os astrônomos chamam esse evento de Época da Reionização e suspeitam que ele tenha acontecido nas primeiras centenas de milhões de anos após o Big Bang. Mas eles não têm certeza de como esse evento transformacional prosseguiu. 

Um dos grandes debates da cosmologia moderna é a fonte da reionização. Uma hipótese é que os quasares são responsáveis. Os quasares são os núcleos ultra brilhantes em torno de buracos negros supermassivos que bombeiam enormes quantidades de radiação de alta energia. Essa radiação poderia facilmente inundar o universo e transformá-lo de neutro em ionizado. Mas o problema com essa hipótese é que os quasares são relativamente raros e, portanto, têm dificuldade em cobrir o volume do universo. 

Outra hipótese é que galáxias jovens ricas em formação estelar são responsáveis. Neste cenário, o processo de ionização do gás neutro está mais espalhado por todo o universo. Cada galáxia individual só é capaz de ionizar o gás em sua vizinhança próxima, mas como existem tantas galáxias, é possível reionizar todo o universo. Mas a única maneira de fazer isso é se a radiação de alta energia suficiente vazar para fora das galáxias e para o meio circundante. 

Uma equipe de astrônomos usou o Telescópio Espacial James Webb para investigar essa hipótese. Eles não podem estudar a radiação que sai das galáxias diretamente, porque essa radiação é absorvida pelos bilhões de anos-luz de matéria entre nós e essas galáxias. Então, em vez disso, eles tiveram que procurar outras pistas.

Usando a capacidade do James Webb de estudar galáxias distantes, eles foram capazes de medir o quão compactas as galáxias eram, e quão ricas em formação estelar elas eram. Eles foram então capazes de comparar essas galáxias com galáxias semelhantes encontradas no universo atual para criar uma estimativa da quantidade de radiação que vaza delas. 

Eles estimam que, em média, as galáxias no início do universo vazaram cerca de 12% de seus fótons de alta energia disponíveis. Isso é apenas o suficiente para potencialmente reionizar todo o cosmos em um período relativamente curto de tempo. Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Os resultados não são conclusivos, no entanto, por causa do número de suposições que os astrônomos tiveram que fazer. Mas aponta em uma direção intrigante para resolver esse enigma cósmico de longa data.

Fonte: phys.org