Observar o nascimento das primeiras estrelas e galáxias é um objetivo dos astrônomos há décadas. Explicará a evolução do Universo.
A Universidade de CambridgeA equipe de criou uma técnica que lhes permitirá ver e estudar as primeiras estrelas através das nuvens de hidrogênio que cobriram o Universo cerca de 378,000 anos após o Big Bang. Sua metodologia, parte do experimento REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), melhorará a qualidade e a confiabilidade das observações de radiotelescópios olhando para este novo momento chave no desenvolvimento do Universo.
Dr. Eloy de Lera Acedo do Laboratório Cavendish de Cambridge, o principal autor do artigo, disse: “Na época em que as primeiras estrelas se formaram, o Universo estava praticamente vazio e composto principalmente de hidrogênio e hélio. Por causa da gravidade, os elementos acabaram se juntando por causa da gravidade, e as condições eram adequadas para a fusão nuclear, que formou as primeiras estrelas. Mas eles estavam cercados por nuvens do chamado hidrogênio neutro, que absorvem bem a luz, por isso é difícil detectar ou observar a luz atrás das nuvens diretamente.”
“O resultado real exigiria uma nova física para explicá-lo devido à temperatura do gás hidrogênio, que deve ser muito mais fria do que nossa compreensão atual do Universo permitiria. Alternativamente, uma temperatura mais alta inexplicável da radiação de fundo - normalmente assumida como a bem conhecida Radiação Cósmica de Fundo – pode ser a causa.”
“As implicações seriam enormes se pudéssemos confirmar que o sinal encontrado naquele experimento anterior era das primeiras estrelas.”
Astrônomos investigam a linha de 21 centímetros, uma assinatura de radiação eletromagnética do hidrogênio no Universo primitivo, para pesquisar essa etapa do evolução do universo, que é frequentemente chamado de Amanhecer Cósmico. Eles procuram um sinal de rádio que compare a radiação do hidrogênio com a radiação por trás da névoa de hidrogênio.
A técnica criada pelos cientistas usa estatísticas bayesianas para identificar um sinal cosmológico na presença de interferência do telescópio e ruído geral do céu, permitindo que os sinais sejam distinguidos. Para isso, foram necessárias técnicas e tecnologias de ponta em diferentes áreas.
Eles usaram simulações para imitar uma observação real usando várias antenas, o que melhora a confiabilidade dos dados – observações anteriores dependiam de uma única antena.
de Lera Acedo disse, “Nosso método analisa em conjunto os dados de várias antenas e em uma faixa de frequência mais ampla do que os instrumentos atuais equivalentes. Essa abordagem nos dará as informações necessárias para nossa análise de dados Bayesiana.”
“Em essência, esquecemos as estratégias tradicionais de design e, em vez disso, focamos em projetar um telescópio adequado à maneira como planejamos analisar os dados – algo como um design inverso. Isso poderia nos ajudar a medir as coisas desde o Amanhecer Cósmico até a época da reionização, quando hidrogênio no Universo foi reionizado”.
A construção do telescópio está sendo finalizada na reserva de rádio Karoo, na África do Sul, local escolhido por suas excelentes condições para observações de rádio do céu. Está longe de interferência de frequência de rádio feita pelo homem, como sinais de televisão e rádio FM.
O professor de Villiers, co-líder do projeto na Universidade de Stellenbosch na África do Sul, disse: “Embora a tecnologia de antena usada para este instrumento seja bastante simples, o ambiente de implantação severo e remoto e as tolerâncias estritas exigidas na fabricação tornam este projeto muito desafiador para se trabalhar.”
Ele acrescentou: “Estamos extremamente animados para ver o desempenho do sistema e temos plena confiança de que faremos essa detecção indescritível.”
Jornal de referência:
- E. de Lera Acedo et al.: 'O radiômetro REACH para detectar o sinal de hidrogênio de 21 cm do redshift z ≈ 7.5–28.' Astronomia da Natureza (julho de 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
