Embora o céu não possa ser concebido por nós sem as numerosas estrelas que iluminam os céus, o Universo não continha quaisquer estrelas nos seus primórdios. Esse período obscuro contém muitos segredos que a ciência procura conhecer para aprender mais sobre o Universo de hoje.
Uma equipe internacional de cientistas "viajou" para o espaço até 13 bilhões de anos atrás para detectar, medir e estudar um sinal da "idade das trevas" do Universo, quando ele não tinha estrelas.
Pesquisadores da Universidade de Washington e da Universidade de Brown (ambas nos EUA), bem como da Universidade de Melbourne e da Universidade de Curtin (ambas na Austrália), afirmaram, em um relatório publicado na revista Astrophysical Journal no ano passado, que tinham conseguido uma melhoria quase decuplicada dos dados relativos às emissões radioelétricas recolhidos pelo telescópio Murchison Widefield Array na Austrália Ocidental.
A equipe está agora analisando estes dados em busca de um sinal da "idade das trevas" do nosso Universo, que poderia ser usado para desbloquear grandes questões sobre o Universo de hoje.
"Pensamos que as propriedades do Universo durante esta era tiveram um grande efeito na formação das primeiras estrelas e colocaram em andamento as características estruturais do Universo de hoje", disse Miguel Morales, professor de Física da Universidade de Washington e membro da equipe.
"A forma como a matéria foi distribuída no universo durante essa era provavelmente moldou a forma como as galáxias e aglomerados galácticos estão hoje distribuídos".
'Idade das trevas'
Antes do período sem estrelas, o Universo era quente e denso, com elétrons e fótons se prendendo uns aos outros e tornando-o opaco.
Estas interações entre elétrons e fótons eram raras quando o Universo tinha menos de um milhão de anos de idade. À medida que se expandiu durante centenas de milhões de anos, o Universo se tornou cada vez mais transparente e escuro, com o hidrogênio neutro dominando o espaço.
"Relativamente a esta era escura, é claro que não há nenhum sinal baseado em luz que possamos estudar para aprender sobre ela, [pois] não havia luz visível. Mas há um sinal específico que podemos procurar. Vem de todo esse hidrogênio neutro", disse Morales, citado pelo portal Phys.org, acrescentando que a existência do sinal foi comprovada, embora ele nunca tenha sido medido.
A equipe de cientistas tem utilizado o telescópio MWA, composto por 4.096 antenas dipolo que captam sinais de baixa frequência.
A assinatura eletromagnética do hidrogênio neutro é um desses sinais, sendo tipicamente difícil de detectar devido ao "ruído" eletromagnético de outras fontes no cosmos, tais como a atividade de estrelas, galáxias e até da tecnologia humana. Tudo isto tem abafado o sinal do hidrogênio neutro.
Os pesquisadores criaram um meio de filtrar este "ruído" na sua busca para detectar o sinal elusivo e, em 2019, anunciaram que tinham filtrado a interferência eletromagnética de mais de 21 horas de dados do MWA.
O sinal de emissão eletromagnética de rádio que os cientistas esperam estudar é um sinal emitido pelo hidrogênio neutro em um comprimento de onda de 21 centímetros.
No entanto, desde que a emissão ocorreu, o Universo se expandiu, esticando o sinal para quase dois metros.
De acordo com os pesquisadores, o sinal deveria potencialmente conter informações que lancem luz sobre a idade das trevas e os eventos que lhe puseram fim.
O advento das estrelas
A "idade das trevas" do Universo chegou ao fim quando este tinha um bilhão de anos, em uma época em que os átomos de hidrogênio começaram a se agregar e a formar as primeiras estrelas. Sua luz desencadeou uma nova era, a época da reionização.
A energia das estrelas converteu grande parte do hidrogénio neutro em um plasma ionizado que domina o espaço interestelar até aos dias de hoje.
"A época da reionização e a idade das trevas que a precede são períodos críticos para a compreensão de características do nosso Universo, tais como o porquê de termos algumas regiões cheias de galáxias e outras relativamente vazias, a distribuição da matéria e potencialmente até da matéria escura e da energia escura", comentou Morales.
Olhando para o futuro, a equipe de cientistas espera avançar filtrando a interferência de cerca de 3.000 horas de dados adicionais de emissões recolhidos pelo radiotelescópio, o que deverá aproximá-los ainda mais do sinal da idade das trevas e dos segredos que este poderá ajudar a revelar.