O universo nem sempre era um lugar tão bem iluminado. Ele tinha sua própria Idade das Trevas, nos dias anteriores à formação de estrelas e galáxias. O problema é que não há luz visível viajando pelo universo a partir deste período.
Agora, uma equipe de astrônomos liderada pelo Dr. Benjamin McKinley do Centro Internacional de Pesquisa em Radioastronomia (ICRAR) e Universidade Curtin está usando a Lua para ajudar a desvendar esses segredos.
O universo tem sua própria linha do tempo histórica, e entender essa nova pesquisa requer uma olhada nessa linha do tempo. Depois que o Big Bang fez as coisas rolarem, houve cerca de 377.000 anos em que pouco aconteceu. Nenhuma estrela havia se formado ainda, e estava muito quente para os fótons viajarem. Este primeiro pedaço de tempo tem o nome fácil de lembrar "Universo primitivo".
Por volta dos 377.000 anos, o Universo havia esfriado o suficiente para se tornar transparente. Naquela época, o Universo era dominado por átomos de hidrogênio energéticos. Enquanto esfriavam, o hidrogênio liberava fótons. Os fótons dessa época são conhecidos como Cosmic Microwave Background (CMB). O CMB é como um grande flash daquele momento, impresso no fundo do cosmos.
A marca de 377.000 anos é onde a Idade das Trevas começou e continuou até a marca de 1 bilhão de anos. Chama-se Idade das Trevas porque não havia estrelas e, claro, nenhuma luz das estrelas. Havia a luz da CMB, mas ela não nos diz o que precisamos saber. Felizmente, todo esse hidrogênio que havia esfriado e deixado o CMB para os astrônomos estudarem ainda não havia terminado. Esses hidrogênio agora eram neutros, mas ainda liberavam o fóton ocasional, e esses fótons são conhecidos como a linha de rotação de 21 cm de hidrogênio neutro. Ufa! Respire.
O que nos leva a este novo estudo. Há muita pesquisa sobre esse hidrogênio neutro porque é o caminho mais promissor para estudar os primeiros dias do Universo. O problema é que o sinal é muito fraco e está envolto por outros objetos astrofísicos brilhantes em primeiro plano. Os instrumentos utilizados para mensurá-lo também apresentam efeitos sistemáticos que precisam ser reduzidos. E é disso que trata este estudo.
Os autores apontam que este é o primeiro de uma série de artigos sobre esta pesquisa. O uso da Lua e da Via Láctea refletindo-a faz parte da calibração refinada necessária para sondar os 21 cm. girar a linha de hidrogênio, ou o que chamaremos de luz do hidrogênio neutro inicial.
McKinley e os outros pesquisadores estão usando um radiotelescópio chamado Murchison Widefield Array (MWA), localizado em uma área silenciosa no deserto da Austrália Ocidental. O MWA é um interferômetro composto por 256 instalações separadas, cobrindo uma área de 6 km². Cada um desses 256 sites contém 16 receptores separados, com o sistema inteiro vinculado.
O que o Dr. McKinley e sua equipe estão realmente tentando fazer é usar o MWA para "detalhar" o brilho do Universo, a fim de ver a luz do hidrogênio neutro na Idade das Trevas. Primeiro eles perfuram o brilho da Via Láctea, depois a luz de outras galáxias, depois a CMB. Felizmente, depois de tudo o que foi explicado, o que resta é a luz do hidrogênio neutro. Este estudo é o começo de sua tentativa de isolar a luz do hidrogênio neutro.
"Medimos o valor do brilho médio da nossa galáxia no local em que a lua a oculta, para mostrar que a técnica funciona". Dr. McKinley, ICRAR.
Nesse experimento inicial, a equipe usou os recursos do Murchison Widefield Array para medir flutuações no brilho médio do céu. Eles fizeram isso usando a Lua para bloquear o céu. Em uma troca de e-mail com a Space Magazine, o Dr. McKinley explicou o processo. “Então usamos a Lua para produzir uma flutuação sobre a média, colocando-a em nosso campo de visão para ocultar o céu. Assumimos que conhecemos o brilho da Lua (com base em sua temperatura) e, portanto, podemos inferir a temperatura média do céu. ”
O problema é que a lua também é um corpo reflexivo. O Universo está vivo com ondas de rádio balançando ao redor, e a Lua reflete alguns deles - incluindo os da Via Láctea - que devem ser contabilizados. Como o Dr. McKinley diz: “Mas a temperatura da Lua não é determinada apenas por sua temperatura. Ele também reflete as ondas de rádio, incluindo as originárias da Terra e as provenientes do espaço. É por isso que eu tive que modelar a Via Láctea ricocheteando da Lua no telescópio. Calculamos o que o reflexo deve ser baseado em um modelo da Via Láctea e depois o usamos em nossa análise (subtraindo-o do brilho da Lua). ”
A fascinante imagem da Via Láctea refletida na Lua não é apenas uma imagem bonita. Representa um tipo de prova de conceito para os métodos de medição da equipe. "Medimos o valor do brilho médio da nossa galáxia no local em que a Lua a oculta, para mostrar que a técnica funciona", disse McKinley à Space Magazine.
O Dr. McKinley e sua equipe estão apenas no começo do que eles esperam que seja uma frutífera linha de investigação. Eles ainda precisam refinar a maneira como explicam as emissões de primeiro e segundo plano para isolar as primeiras emissões de rádio de hidrogênio. Mas, se puderem, terão aberto uma janela para a ilusória linha de centrifugação de 21 cm de hidrogênio neutro. E se puderem observar isso, esperam responder a algumas perguntas fundamentais sobre a história do Universo.
- Artigo de pesquisa: “Medindo o sinal global de 21 cm com o MWA-I: medições aprimoradas do fundo síncrotron galáctico usando ocultação lunar”
- Comunicado do ICRAR: “Lua ajuda a revelar segredos do universo”
- Entrada da Wikipedia: Cronologia do universo
