Pela primeira vez, investigadores da Universidade de Tel Aviv previram o que poderia ser descoberto através da detecção de ondas de rádio originárias do Universo primitivo. Os seus resultados sugerem que durante a “idade das trevas cósmica”, a matéria escura reuniu-se em aglomerados densos por todo o espaço, atraindo gás hidrogénio que emitia intensas ondas de rádio. Este novo método poderá oferecer uma forma de investigar um dos maiores mistérios da ciência: a verdadeira natureza da matéria escura.
O trabalho, liderado pelo Prof. Rennan Barkana da Escola Sackler de Física e Astronomia da Universidade de Tel Aviv, envolveu um doutorado. a estudante Sudipta Sikder e colegas do Japão, Índia e Reino Unido. Suas descobertas foram publicadas Astronomia da Natureza.
Estudando a Idade das Trevas Cósmica a partir da Lua
Segundo os pesquisadores, a idade das trevas cósmica (o período imediatamente anterior à formação das primeiras estrelas) pode ser explorada através da detecção de ondas de rádio emitidas pelo gás hidrogênio que outrora preenchia o universo. Embora as antenas comuns detectem facilmente as ondas de rádio, esses sinais antigos 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. Os Estados Unidos, a Europa, a China e a Índia estão todos a realizar novas missões lunares numa corrida global para regressar à Lua. Estas organizações procuram objetivos científicos significativos para futuros projetos lunares, e este novo estudo sublinha o potencial da radioastronomia lunar para sondar o universo primitivo.
Explorando o universo antes das primeiras estrelas
O professor Barkana explicou: “O novo Telescópio Espacial James Webb da NASA descobriu recentemente galáxias distantes cuja luz obtemos de galáxias primordiais, cerca de 300 milhões de anos após o Big Bang. Nossa nova pesquisa estuda uma era ainda mais antiga e mais misteriosa: a idade das trevas cósmica, apenas 100 milhões de anos após o Big Bang. iluminar, propriedades desconhecidas da matéria escura, mas elas não podem ser observadas diretamente. No entanto, esta matéria escura fixa-se ao gás hidrogénio e emite fortes ondas de rádio. Prevemos que o efeito cumulativo de tudo isto pode ser detectado por antenas de rádio que medem a intensidade média de rádio no céu.”
Estas simulações sugerem que os sinais de rádio da era das trevas, embora fracos, transportam pistas valiosas sobre as estruturas invisíveis que semearam a formação de galáxias. Detectá-los poderia mudar a nossa compreensão dos primeiros momentos do universo.
Da Idade das Trevas Cósmica ao Amanhecer das Estrelas
Embora o sinal esperado seja fraco, observá-lo com sucesso poderia abrir uma nova janela para testar a teoria da matéria escura. Quando as primeiras estrelas apareceram numa fase conhecida como “amanhecer cósmico”, a sua luz provavelmente amplificou dramaticamente esta emissão de rádio. Sinais dessa idade posterior deveriam ser fáceis de detectar com telescópios terrestres, embora sejam difíceis de interpretar porque introduzem complexidade adicional à estrutura.
Para enfrentar este desafio, os cientistas estão a recorrer a redes massivas de radiotelescópios concebidas para mapear variações subtis na intensidade do rádio cósmico. Um dos maiores esforços é o Square Kilometer Array (SKA), uma colaboração global que envolve um conjunto de 80.000 antenas de rádio atualmente em construção na Austrália. O professor Barkana desempenha um papel fundamental neste projeto internacional, que visa capturar padrões de emissão de rádio forte e fraca que possam revelar onde antes estavam os aglomerados de matéria escura.
Uma nova janela sobre as origens da matéria escura
A equipa acredita que as suas previsões podem constituir um importante passo em frente na compreensão da matéria escura. Hoje, a matéria escura está entrelaçada com galáxias e estrelas, tornando difícil distinguir suas propriedades. Em contraste, o Universo primitivo oferece um cenário primitivo – essencialmente um laboratório intocado – para investigar como a matéria escura se comporta sem a intervenção de estruturas cósmicas posteriores.
O professor Barkana concluiu: “À medida que antigas estações de rádio estão sendo substituídas por novas tecnologias que trazem sites e podcasts, os astrônomos estão expandindo o alcance da radioastronomia. Quando os cientistas abrem uma nova janela de observação, geralmente resultam descobertas surpreendentes. O Santo Graal da física é descobrir as propriedades da matéria escura que sabemos que existe no universo, mas não sabemos muito sobre sua natureza e, compreensivelmente, os astrônomos estão ansiosos para começar a sintonizar o rádio cósmico canais do universo primitivo.”
