Astrônomos acabam de localizar a estrela mais distante até agora. Quanto mais atrás no tempo poderíamos ver?

Republicado por Platão

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Estrela Earendel, telescópio espacial Hubble, estrelas da galáxia

O Telescópio Espacial Hubble observou a estrela mais distante já vista: Earendel, que significa estrela da manhã. Embora Earendel tenha 50 vezes a massa do Sol e milhões de vezes mais brilhante, normalmente não seríamos capazes de vê-lo. Podemos vê-lo devido a um alinhamento da estrela com um grande aglomerado de galáxias à sua frente, cuja gravidade curva a luz da estrela para torná-la mais brilhante e mais focada, essencialmente criando uma lente.

Os astrônomos veem o passado profundo quando observamos objetos distantes. A luz viaja a uma velocidade constante (3 × 10⁸ metros por segundo), portanto, quanto mais longe um objeto estiver, mais tempo levará para a luz chegar até nós. No momento em que a luz de estrelas muito distantes chega até nós, a luz que observamos pode ter bilhões de anos. Portanto, estamos olhando para eventos que aconteceram no passado.

Quando observamos a luz da estrela, estamos olhando para a luz que foi emitida pela estrela há 12.9 bilhões de anos; chamamos isso de tempo de retrospectiva. Isso ocorre apenas 900 milhões de anos após o Big Bang. Mas como o Universo também se expandiu rapidamente no tempo que esta luz demorou a chegar até nós, Earendel está agora a 28 mil milhões de anos-luz de distância de nós.

Agora que o sucessor do Hubble, o Telescópio espacial James Webb (JWST), está no lugar pode ser capaz de detectar estrelas ainda mais antigas, embora possa não haver muitas que estejam bem alinhadas para formar uma “lente gravitacional” para que possamos vê-la.

Para ver mais atrás no tempo, os objetos precisam ser muito brilhantes. E os objetos mais distantes que vimos são as galáxias mais massivas e brilhantes. As galáxias mais brilhantes são aquelas com quasares – objetos luminosos que se acredita serem alimentados por buracos negros supermassivos-neles.

Antes de 1998, as galáxias quasares mais distantes detectadas tinham cerca de 12.6 bilhões de anos de retrospectiva. A resolução melhorada do Telescópio Espacial Hubble aumentou o tempo de retrospetiva para 13.4 mil milhões de anos, e com o JWST esperamos melhorar este tempo possivelmente para 13.55 mil milhões de anos para galaxias e estrelas.

As estrelas começaram a se formar algumas centenas de milhões de anos depois do Grande explosão, em um momento que chamamos de amanhecer cósmico. Gostaríamos de poder ver as estrelas no amanhecer cósmico, pois isso poderia confirmar as nossas teorias sobre como o universo e as galáxias se formaram. Dito isto, a pesquisa sugere que talvez nunca seremos capazes de ver os objetos mais distantes com telescópios com tantos detalhes quanto gostaríamos – o universo pode ter um limite de resolução fundamental.

Por que olhar para trás?

Um dos principais objetivos do JWST é saber como era o universo primitivo e quando se formaram as primeiras estrelas e galáxias, que se pensa terem ocorrido entre 100 milhões e 250 milhões de anos após o Big Bang. E, felizmente, podemos obter dicas sobre isso olhando ainda mais para trás do que o Hubble ou o JWST conseguem.

Podemos ver a luz de há 13.8 mil milhões de anos, embora não seja luz estelar – não existiam estrelas naquela altura. A luz mais distante que podemos ver é a fundo cósmico de microondas (CMB), que é a luz que sobrou do Big Bang, formando-se apenas 380,000 anos após o nosso nascimento cósmico.

O universo antes da formação da CMB continha partículas carregadas de prótons positivos (que agora constituem o núcleo atômico junto com os nêutrons) e elétrons negativos e luz. A luz foi espalhada pelas partículas carregadas, o que tornou o universo uma sopa nebulosa. À medida que o universo se expandia, ele esfriou até que eventualmente os elétrons se combinaram com os prótons para formar átomos.

Ao contrário da sopa de partículas, os átomos não tinham carga, portanto a luz não era mais espalhada e podia mover-se pelo universo em linha reta. Esta luz continuou a viajar pelo universo até chegar até nós hoje. O comprimento de onda da luz tornou-se maior à medida que o universo se expandia, e atualmente vemos isso como microondas. Esta luz é a CMB e pode ser vista uniformemente em todos os pontos do céu. A CMB está em todo o universo.

*Close de Earendel. Ciência: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Processamento de imagem: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)*

A luz CMB é a mais antiga que já vimos, e não podemos ver a luz de épocas anteriores porque essa luz estava espalhada e o universo era opaco.

Existe a possibilidade, no entanto, de um dia podermos ver ainda mais além da CMB. Para fazer isso não podemos usar luz. Precisaremos usar ondas gravitacionais. Estas são ondulações na própria estrutura do espaço-tempo. Se algum se formou na névoa do universo primitivo, então poderia potencialmente chegar até nós hoje.

Em 2015, ondas gravitacionais foram detectados da fusão de dois buracos negros usando o detector LIGO. Talvez a próxima geração detector de ondas gravitacionais baseado no espaço— como o telescópio Lisa da Esa, que deverá ser lançado em 2037 — será capaz de ver o universo primitivo antes da formação da CMB, há 13.8 mil milhões de anos.

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

Crédito da imagem: visão de Earendel pelo Hubble. Ciência: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Processamento de imagem: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)

Carimbo de hora: 7 de abril de 2022