NASA se prepara para novas visões do ‘amanhecer cósmico’

Com lançamento previsto para maio de 2027, o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA promete explorar uma era crucial e ainda misteriosa na história do Universo conhecida como “amanhecer cósmico”.

Este período, que ocorreu entre 50 milhões e mil milhões de anos após o Big Bang, foi quando a luz começou a propagar-se livremente pelo cosmos, marcando o nascimento das primeiras estrelas, galáxias e buracos negros – e Roman será uma ferramenta essencial para desvendar como esses primeiros objetos cósmicos moldaram o Universo que conhecemos hoje.

De acordo com um declaração do Centro Espacial Goddard da NASA, após o Big Bang, o Universo ficou opaco, cheio de partículas que absorveram fótons, partículas de luz, impedindo que a luz viajasse longas distâncias.

Este cenário persistiu por cerca de 400 mil anos, até que a expansão e o resfriamento do Universo permitiram que os elétrons livres se ligassem aos prótons, formando os primeiros átomos neutros, como o hidrogênio e o hélio. Este processo levou ao surgimento das primeiras estrelas e galáxias e marcou o início do fim da chamada “idade das trevas cósmica”.

Novo telescópio da NASA investigará fontes de radiação no Universo

A idade das trevas cósmica foi um período que durou entre 380.000 e 200 milhões de anos após o Big Bang, durante o qual o Universo permaneceu escuro e opaco. À medida que os primeiros átomos neutros começaram a se formar, a luz ainda era absorvida rapidamente e não podia viajar para longe. Porém, essa situação mudou quando os átomos neutros começaram a ser ionizados, ou seja, perderam seus elétrons, permitindo que a luz finalmente atravessasse o cosmos, processo conhecido como reionização.

O Telescópio Espacial Nancy Grace Roman foi projetado para investigar esta fase crítica do Universo e entender o que causou a reionização de átomos neutros. Uma das grandes questões é identificar a fonte de energia que causou essa ionização. As primeiras galáxias e buracos negros são os principais suspeitos. “Estamos muito curiosos sobre como este processo ocorreu”, diz Aaron Yung do Space Telescope Science Institute (STScI), que faz parte da equipa de observação do Universo primordial com Roman. “A visão ampla e clara de Roman nos ajudará a avaliar diferentes explicações.”

As primeiras galáxias, compostas por estrelas extremamente massivas, são uma possível fonte da radiação que causou a ionização. Estas estrelas, muito maiores que o Sol, viveram vidas curtas mas intensas, emitindo radiação suficiente para retirar electrões dos átomos que as rodeiam. Quando entraram em colapso, deram origem aos primeiros buracos negros, que também desempenharam um papel crucial na reionização.

Com massas de milhões ou mesmo milhares de milhões de vezes a do Sol, os buracos negros supermassivos são outra possível fonte de radiação ionizante. Esses objetos cósmicos, rodeados por discos de acreção compostos de gás e poeira, emitem radiação intensa à medida que consomem o material ao seu redor. Além disso, os campos magnéticos dos buracos negros podem expelir jatos de matéria a velocidades próximas à da luz, capazes de ionizar os átomos em seu caminho.

Os quasares, que são núcleos galácticos ativos alimentados por buracos negros supermassivos, também são alvos de grande interesse para o Telescópio Romano. Estes objetos, observados pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) a distâncias correspondentes a menos de mil milhões de anos após o Big Bang, emitem enormes quantidades de radiação. Com o seu campo de visão mais amplo, Roman ajudará a determinar quão comuns eram os quasares durante a alvorada cósmica e como contribuíram para a reionização.

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Cientistas usarão os dados para estudar estrelas e galáxias ‘bebês’

Michelle Thaller, astrofísica do Centro Espacial Goddard, destaca a importância desta missão. “Algo muito fundamental sobre a natureza do Universo mudou durante esse período e, graças à grande e nítida visão infravermelha de Roman, podemos finalmente descobrir o que aconteceu durante um ponto de inflexão cósmico crítico.”

“Roman será excelente em encontrar os blocos de construção de estruturas cósmicas, como aglomerados de galáxias que se formarão mais tarde”, disse Takahiro Morishita, cientista assistente do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). Espaço.com. “Irá identificar rapidamente as regiões mais densas onde a maior parte da ‘neblina’ está a ser eliminada, tornando-se numa missão fundamental investigar a evolução inicial da galáxia e o amanhecer cósmico.”

Isto permitirá aos cientistas estudar as características das primeiras estrelas e galáxias, que diferiam significativamente daquelas que conhecemos hoje. Estas estrelas, por exemplo, eram muito mais massivas e brilhantes, emitindo radiação intensa antes de colapsarem para formar buracos negros supermassivos.

Se tudo correr conforme o planejado, até o final desta década, Roman poderá começar a desvendar grandes mistérios sobre como essas primeiras estruturas cósmicas moldaram o Universo moderno. Com a sua visão ampla e profunda, o telescópio fornecerá uma imagem detalhada do amanhecer cósmico, ajudando os astrónomos a testar teorias sobre a formação e evolução do Universo nos seus primeiros mil milhões de anos.