Um conjunto de visualizações recém-divulgado oferece uma das simulações mais detalhadas até hoje do que acontecia nos primórdios do Universo.
As imagens retratam uma mistura turbulenta de matéria escura e dos gases hidrogênio e hélio, que permeavam o Cosmos durante sua evolução, entre 50 milhões e 2 bilhões de anos após o Big Bang.
“Grande parte do que sabemos sobre a formação das galáxias vem do Universo próximo”, disse Oliver Zier, que liderou os esforços para desenvolver o Lumina, programa usado para gerar as simulações.
O Telescópio Espacial James Webb, da Nasa, permitiu aos astrônomos observar um passado cósmico mais remoto do que nunca, chegando à época em que nasceram as primeiras estrelas e galáxias.
Os astrônomos podem comparar as previsões do Lumina com os dados do Webb para verificar se a física, tal como a entendem, funciona da mesma maneira ao longo do tempo cósmico, afirmou Zier, cientista do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, em Cambridge, Massachusetts (Estados Unidos).
Segundo o cientista, o Lumina mapeia a transição do Universo: de uma vastidão quase sem características distintas, preenchida por gás frio e neutro, para um espaço que abriga as primeiras galáxias, buracos negros em crescimento e uma névoa de matéria quente e ionizada preenchendo os espaços entre eles.
Foi essa mistura cósmica que acabou dando origem ao Universo que conhecemos hoje.
Após o Big Bang, o Universo era uma sopa escaldante de elétrons e núcleos atômicos. Conforme se expandia, ele esfriava, e essas partículas se aglutinaram, formando uma névoa de gás hidrogênio e hélio. Durante esse período, comprimentos de onda mais curtos da luz, como a radiação ultravioleta e os raios X, só conseguiam percorrer uma curta distância antes de serem absorvidos pelo gás neutro, explicou Zier.
Milhões de anos depois, os átomos de hidrogênio e hélio começaram a perder seus elétrons novamente, em um processo conhecido como ionização. Isso fez com que o Universo se tornasse transparente aos comprimentos de onda mais curtos da luz. Os astrônomos dizem acreditar que as primeiras estrelas, que teriam surgido cerca de 100 milhões de anos após o Big Bang, impulsionaram essa transformação.
Para criar o Lumina, Zier e seus colegas modelaram o comportamento da matéria escura, a acreção de buracos negros, a formação de estrelas, as formas como esses objetos interagem com o hidrogênio e o hélio gasosos ao seu redor, entre outros aspectos. A equipe descreveu seu trabalho em um artigo publicado neste mês na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Em seguida, o Lumina modelou a evolução do Universo em um volume simulado do espaço, com cerca de 1,5 bilhão de anos-luz de extensão em cada direção. O programa levou cerca de um ano para ser executado em um supercomputador localizado no Laboratório Nacional de Oak Ridge, no Tennessee.
O programa forneceu um conjunto de informações sobre as condições do Universo primordial, incluindo a distribuição da matéria escura e a temperatura do gás intergaláctico ao longo do tempo.
O Lumina constatou que a luz das estrelas foi a principal responsável pela ionização do gás hidrogênio no Universo primordial e que a maior parte dessa transformação ocorreu entre 500 milhões e 1 bilhão de anos depois do Big Bang. Essa luz forneceu ao gás energia suficiente para arrancar seus elétrons. A ionização do hélio ocorreu em etapas: a luz das estrelas foi suficiente para remover 1 dos 2 elétrons de um átomo de hélio; a radiação de maior energia emitida por buracos negros supermassivos removeu o outro.
O programa também produziu representações em vídeo detalhadas de como poderia ser o Cosmos naquela época, caso pudéssemos, de alguma forma, sobrevoá-lo.
Uma delas mostra uma visão panorâmica do que os astrônomos chamam de teia cósmica, um mar de aglomerados e filamentos interligados, constituídos principalmente de matéria escura. “É literalmente como a espinha dorsal do Universo”, disse Zier.
Outra aproxima a imagem de um enorme halo de matéria escura envolvendo um aglomerado de galáxias. A atração gravitacional da matéria escura atrai o gás intergaláctico, que sofre um “choque” devido à enorme quantidade de energia liberada à medida que cai no halo, segundo Zier. Isso faz com que o gás desacelere e se aqueça. À medida que esfria, esse gás se transforma no material que dará origem a futuras estrelas.
A equipe responsável pelo Lumina já começou a comparar seus resultados com os dados coletados pelo Webb. Os astrônomos também esperam usar o programa como referência para os dados obtidos pelo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, lançado no fim de agosto, em parte com o objetivo de mapear a matéria escura do Universo como nunca antes.
Se as observações coincidirem com as previsões do Lumina, “isso nos mostra que nosso modelo e nossa compreensão da física estão funcionando”, afirmou Zier. Mas, “se não houver concordância, essa será a parte mais interessante. Significa que algo está faltando.”
Fonte ==> Folha SP – TEC
