Um mapa 3D da luz oculta entre as galáxias

Embora o céu noturno muitas vezes pareça vazio entre estrelas e galáxias, uma equipe de astrônomos revelou recentemente que essas regiões aparentemente escuras estão, na verdade, preenchidas por uma vasta luz difusa. Esse "mar" luminoso conecta as ilhas brilhantes do Universo. 

Uma seção do novo mapa 3D dos dados do HETDEX, mostrando as concentrações de hidrogênio excitado (luz Lyman-alfa) no espaço entre as galáxias, indicadas por estrelas. Crédito: Maja Lujan Niemeyer/Instituto Max Planck de Astrofísica/HETDEX, Chris Byrohl/Universidade de Stanford/HETDEX

Essa descoberta provém de um mapa tridimensional do Universo primitivo, criado a partir de dados coletados pelo Experimento de Energia Escura do Telescópio Hobby-Eberly. Os cientistas analisaram uma luz ultravioleta específica, chamada Lyman-alfa, produzida pelo hidrogênio quando estimulado pela radiação de estrelas jovens e quentes. O período mapeado, que data de 9 a 11 bilhões de anos atrás, corresponde a uma época de pico na formação de estrelas .

Para alcançar esse resultado, os pesquisadores utilizaram uma abordagem inovadora chamada mapeamento de intensidade de linha. Em vez de catalogar cada galáxia individualmente, eles mediram a luz combinada do hidrogênio em vastas extensões do céu. Esse método captura não apenas objetos brilhantes, mas também a tênue radiação do gás difuso e de pequenas galáxias que escapam às observações tradicionais .

O Telescópio Hobby-Eberly, localizado no Observatório McDonald, no Texas, forneceu uma quantidade impressionante de dados, com mais de 600 milhões de espectros analisados. Usando supercomputadores, a equipe reconstruiu a distribuição do hidrogênio em um imenso volume cósmico. A gravidade , que mantém a matéria unida , permitiu que eles interpretassem esse brilho de fundo usando as posições de galáxias já conhecidas.

Esse mapa revela a teia luminosa que conecta as estruturas cósmicas. Assim, ele fornece uma nova ferramenta para examinar como as galáxias se formaram e evoluíram em seu ambiente, interagindo com o gás intergaláctico.

O trabalho, publicado no The Astrophysical Journal , marca um ponto de virada na forma como mapeamos o cosmos. Isso abre caminho para um uso mais amplo do mapeamento de intensidade para sondar não apenas os objetos mais brilhantes, mas também toda a rede cósmica. Isso nos ajuda a entender melhor os processos em ação durante a era mais ativa do Universo.

A luz Lyman-alfa é uma assinatura do hidrogênio.

A luz Lyman-alfa é uma emissão ultravioleta produzida quando átomos de hidrogênio, o elemento mais abundante do Universo, são excitados. Essa excitação ocorre tipicamente sob a influência da intensa radiação emitida por estrelas jovens e muito quentes. Quando esses átomos retornam a um estado de energia mais baixo, eles liberam essa luz característica, que pode viajar distâncias cosmológicas.

Em astronomia, essa assinatura luminosa serve como um marcador valioso para rastrear a presença de hidrogênio, mesmo quando ele existe como um gás difuso e de baixa densidade. Ela é particularmente visível no Universo primordial, durante o período conhecido como "meio-dia cósmico", quando a formação estelar estava no auge. Telescópios modernos conseguem detectar esse brilho apesar da expansão do Universo, que estica a luz em direção a comprimentos de onda mais longos e avermelhados.

O estudo dessa emissão permite aos cientistas reconstruir a distribuição da matéria comum, que constitui apenas uma pequena fração do conteúdo do Universo. Isso nos ajuda a entender como o gás se uniu para formar as primeiras galáxias e como ele circula entre elas, alimentando o nascimento de novas estrelas ao longo do tempo cósmico.

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