Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv estão prevendo pela primeira vez o que poderá ser descoberto ao detectar ondas de rádio originadas no universo primitivo. Os seus resultados sugerem que durante a “idade das trevas cósmica”, a matéria escura acumulou-se em densos aglomerados no espaço, sugando hidrogénio e emitindo intensas ondas de rádio. Esta nova abordagem poderá fornecer uma forma de investigar um dos maiores mistérios da ciência: a verdadeira natureza da matéria escura.
O trabalho foi liderado pelo professor Rennan Barkana, da Escola Sackler de Física e Astronomia da Universidade de Tel Aviv, com a participação de alunos de doutorado. estudante Sudipta Sikder e colaboradores do Japão, Índia e Reino Unido. Suas descobertas foram publicadas em astronomia natural.
Estudando a Idade das Trevas do Universo a partir da Lua
Os pesquisadores dizem que a Idade das Trevas do universo – o período anterior à formação das primeiras estrelas – pode ser explorada através da detecção de ondas de rádio emitidas pelo gás hidrogênio que antes preenchia o universo. Embora as ondas de rádio sejam facilmente detectadas pelas antenas comuns, os sinais desta era antiga são bloqueados pela atmosfera da Terra. Estudá-los requer instrumentos no espaço – especialmente na Lua, onde a falta de atmosfera e a interferência humana proporcionam condições ideais.
Construir um telescópio na superfície lunar é uma tarefa difícil, mas o momento pode ser o certo. Está em curso uma corrida global para regressar à Lua, com os Estados Unidos, a Europa, a China e a Índia a prosseguirem novas missões lunares. As agências estão a perseguir objetivos científicos significativos para futuros projetos lunares, e este novo estudo destaca o potencial da radioastronomia lunar para sondar o universo primitivo.
Explore o universo antes do aparecimento das primeiras estrelas
O professor Bacana explicou: “O novo Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriu recentemente galáxias distantes cuja luz recebemos de galáxias primitivas cerca de 300 milhões de anos após o Big Bang. Nossa nova pesquisa examina uma era anterior e mais misteriosa: a Idade das Trevas Cósmica, apenas 1 ano após o Big Bang. O tamanho dessas pepitas poderia ajudar a iluminar propriedades desconhecidas da matéria escura, mas elas não podem ser vistas diretamente. No entanto, estes aglomerados de matéria escura absorvem o hidrogénio e fazem com que ele emita ondas de rádio mais fortes. Prevemos que o efeito cumulativo de tudo isto pode ser detectado por antenas de rádio que medem a intensidade média de rádio do céu.”
Estas simulações mostram que os sinais de rádio da Idade das Trevas, embora fracos, transportam pistas valiosas sobre as estruturas invisíveis que deram origem à formação de galáxias. Detectá-los poderia transformar a nossa compreensão dos primeiros momentos do universo.
Da Idade das Trevas do Universo ao Amanhecer das Estrelas
Embora o sinal esperado seja fraco, observá-lo com sucesso pode abrir uma nova janela para testar as teorias da matéria escura. Quando as primeiras estrelas surgiram pouco depois, durante uma fase conhecida como “amanhecer cósmico”, a sua luz poderia ter amplificado enormemente esta emissão de rádio. Sinais de épocas posteriores deveriam ser mais fáceis de detectar com telescópios terrestres, embora sejam mais difíceis de interpretar devido à complexidade adicional introduzida pela formação estelar.
Para enfrentar este desafio, os cientistas estão a recorrer a grandes redes de radiotelescópios concebidos para mapear mudanças subtis na intensidade do rádio cósmico. Um dos maiores esforços é o Square Kilometer Array (SKA), um projeto colaborativo global que envolve um conjunto de 80.000 antenas de rádio atualmente em construção na Austrália. O professor Bakana desempenha um papel fundamental no projeto internacional, que visa capturar padrões de emissões de rádio fortes e fracas para revelar onde existiram aglomerados de matéria escura.
Uma nova janela sobre as origens da matéria escura
A equipa acredita que a sua previsão pode constituir um passo importante para a compreensão da matéria escura. Hoje, a matéria escura está tão interligada com galáxias e estrelas que é difícil separar suas propriedades. Em contraste, o Universo primitivo proporciona um ambiente primitivo – essencialmente um laboratório intocado – para estudar o comportamento da matéria escura sem a interferência de estruturas cósmicas posteriores.
O professor Bakana concluiu: “Assim como as antigas estações de rádio estão sendo substituídas por tecnologias mais novas, trazendo consigo sites e podcasts, os astrônomos estão expandindo o escopo da radioastronomia. Quando os cientistas abrem novas janelas de observação, muitas vezes resultam descobertas surpreendentes. O Santo Graal da física é descobrir as propriedades da matéria escura, que sabemos ser a substância misteriosa que constitui a maior parte da matéria no universo, mas cuja natureza e propriedades conhecemos muito bem. pouco sobre. Compreensivelmente, os astrónomos estão ansiosos por começar a sintonizar os canais de rádio cósmicos do Universo primitivo.”
