851: Telescópio Webb revela o nascimento de galáxias, como o Universo se tornou transparente

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/JAMES WEBB/UNIVERSO

Duas das galáxias mais distantes vistas até à data podem ser vistas nestas imagens Webb das regiões exteriores do gigantesco enxame de galáxias Abell 2744. As galáxias não estão dentro do enxame, mas muitos milhares de milhões de anos-luz atrás dele.
A galáxia apresentada na imagem no centro superior é extraída da imagem à esquerda. Existiu apenas 450 milhões de anos após o Big Bang.
A galáxia apresentada na imagem no centro inferior é extraída da imagem à direita. Existiu 350 milhões de anos após o Big Bang.
Ambas as galáxias são vistas muito perto do Big Bang que ocorreu há 13,8 mil milhões de anos. Estas galáxias são minúsculas em comparação com a nossa Via Láctea, tendo apenas uma fracção do seu tamanho, mesmo até a galáxia inesperadamente alongada vista na imagem do centro superior.
Crédito: NASA, ESA, CSA, T. Treu (UCLA)

Um estudo liderado pela UCLA (Universidade da Califórnia, Los Angeles), e publicado numa edição especial da revista The Astrophysical Journal, relata que as primeiras galáxias eram bolas de fogo cósmicas que convertiam gás em estrelas a velocidades estonteantes e em toda a sua extensão.

A investigação, baseada em dados do Telescópio Espacial James Webb, é o primeiro estudo sobre a forma e estrutura dessas galáxias. Mostra que não eram nada como as galáxias actuais em que a formação estelar está confinada a pequenas regiões, tais como na direcção da constelação de Orionte na nossa própria Galáxia, a Via Láctea.

“Estamos a ver galáxias formarem novas estrelas a um ritmo electrizante”, disse Tommaso Treu, o autor principal do estudo, professor de física e astronomia da UCLA.

“A incrível resolução do Webb permite-nos estudar estas galáxias com detalhes sem precedentes e vemos toda esta formação estelar a ocorrer dentro das regiões destas galáxias”.

Treu dirige o projecto GLASS-JWST, pertencendo ao programa ERS (Early Release Science) do Webb, cujos primeiros resultados são o tema da edição especial da revista.

Outro estudo conduzido pela UCLA, presente na edição, descobriu que as galáxias que se formaram logo após o Big Bang – em menos de mil milhões de anos – poderiam ter começado a queimar os restos de hidrogénio absorvente de fotões, dando luz a um Universo escuro.

“Até os nossos melhores telescópios tiveram dificuldade em confirmar as distâncias destas galáxias, por isso não sabíamos se tornavam o Universo transparente ou não”, disse Guido Roberts-Borsani, investigador pós-doutorado da UCLA e líder do estudo.

“O Webb está a mostrar-nos que não só consegue fazer o trabalho, como também o faz com uma facilidade surpreendente. Muda completamente o jogo”.

Estas descobertas são duas de muitas descobertas de tirar o fôlego por astrofísicos que estão entre os primeiros a espreitar através de uma janela para o passado, janela esta recentemente aberta pelo Webb.

O Webb é o maior telescópio infravermelho [próximo] no espaço e a sua notável resolução fornece uma visão sem paralelo de objectos tão distantes que a sua luz demora milhares de milhões de anos a chegar à Terra.

Embora estes objectos já tenham envelhecido, só a luz dos seus primeiros momentos teve tempo suficiente para viajar através do Universo e para acabar nos detectores do Webb.

Como resultado, não só o Webb funciona como uma espécie de máquina do tempo – levando os cientistas de volta ao período pouco depois do Big Bang – como as imagens que está a produzir tornaram-se um álbum de família, com instantâneos de galáxias e estrelas infantis.

O GLASS-JWST foi um dos 13 projectos ERS seleccionados em 2017 pela NASA para produzir rapidamente conjuntos de dados acessíveis ao público e para demonstrar e testar as capacidades dos instrumentos do Webb.

O projecto visa compreender como e quando a luz das primeiras galáxias “queimou” através do nevoeiro de hidrogénio deixado para trás pelo Big Bang – um fenómeno e período de tempo chamado Época da Reionização – e como o gás e elementos pesados estão distribuídos dentro e à volta das galáxias ao longo do tempo cósmico.

Treu e Roberts-Borsani usam três dos inovadores instrumentos do Webb, dedicado ao infravermelho próximo, para fazer medições detalhadas de galáxias distantes no Universo primitivo.

A Época da Reionização é um período que continua a ser mal compreendido pelos cientistas. Até agora, os investigadores não tinham os instrumentos infravermelhos extremamente sensíveis necessários para observar galáxias que existiam na altura.

Antes da reionização cósmica, o Universo primitivo permaneceu desprovido de luz porque os fotões ultravioletas das estrelas iniciais eram absorvidos pelos átomos de hidrogénio que saturavam o espaço.

Os cientistas pensam que, algures nos primeiros mil milhões de anos do Universo, a radiação emitida pelas primeiras galáxias e possivelmente pelos primeiros buracos negros fez com que os átomos de hidrogénio perdessem electrões, ou ionizassem, impedindo que os fotões se “colassem” a eles e abrindo um caminho para que os fotões viajassem através do espaço.

À medida que as galáxias começaram a ionizar bolhas cada vez maiores, o Universo tornou-se transparente e a luz pôde viajar livremente, como hoje acontece, permitindo-nos ver uma brilhante copa de estrelas e galáxias todas as noites.

A descoberta de Roberts-Borsani de que as galáxias se formaram mais depressa e mais cedo do que se pensava anteriormente poderá confirmar que foram as culpadas da reionização cósmica.

O estudo também confirma as distâncias de duas das galáxias mais distantes conhecidas, utilizando uma nova técnica que permite aos astrónomos sondar o início da reionização cósmica.

Astronomia On-line
22 de Novembro de 2022



 

631: Big Bang pode estar errado. Há uma nova teoria para explicar o Universo

CIÊNCIA/FÍSICA/BIG BANG/UNIVERSO

Dois prestigiados físicos propuseram uma nova teoria para a formação do Universo, que deita completamente por terra a teoria do Big Bang.

Gerd Altmann / pixabay

De onde vem o Universo? Esta é uma pergunta que vários pensadores e cientistas tentaram responder desde sempre. A teoria mais consensual entre a comunidade científica é a do Big Bang.

Basicamente, a teoria do Big Bang afirma que todo o Universo começou a partir de uma singularidade, que vem a expandir-se há pelo menos 13,8 mil milhões de anos. A teoria foi proposta pela primeira vez em 1920. Mais tarde, a teoria foi desenvolvida pelo físico russo George Gamov.

Uma das suas principais sugestões foi que a formação dos núcleos atómicos nos primórdios do Universo deveria deixar como rasto uma radiação detectável, na faixa das micro-ondas.

Embora esta seja a teoria mais consensual, não quer dizer que os cientistas olhem para ela como uma verdade incontornável e irrefutável. Como tal, os prestigiados Sunny Vagnozzi e Avi Loeb propuseram uma nova teoria para a formação do Universo, que deita por terra a teoria do Big Bang.

Num estudo publicado na revista científica The Astrophysical Journal Letters, Vagnozzi e Loeb expõem sérios problemas na teoria do Big Bang, propondo eles próprios uma teoria que descreve tudo o que a primeira não consegue.

O estudo propõe “Big Bounce”, que sugere que o Universo observável é o resultado do fim de uma fase cosmológica e o início de outra. Ou seja, ao contrário da teoria actual que diz que antes do Big Bang não havia nada, é possível que houvesse alguma coisa, explica o El Confidencial.

Vagnozzi argumenta que o actual modelo de crescimento do Universo dá origem a um número praticamente ilimitado de universos modelo e não pode ser provado falso. Mas o facto de não ser provado falso não seria uma coisa boa?

Pode não parecer fazer sentido, mas a refutabilidade sempre foi a grande fraqueza do Big Bang. Não há forma de refutar a teoria, que é um importante pilar do método científico.

O princípio da refutabilidade, do austríaco Karl Popper, sugere que para uma asserção ser refutável ou falseável, é necessário que haja pelo menos uma experiência ou observação factíveis que, fornecendo determinado resultado, implique a falsidade da asserção. Por exemplo, a asserção “todos os corvos são pretos” poderia ser falseada pela observação de um corvo vermelho.

O paradigma inflaccionário do Big Bang não é falsificável porque é impossível observar qualquer potencial evidência para confirmá-lo ou refutá-lo devido à natureza da luz.

É aqui que entra a teoria de Vagnozzi e Loeb, que, por sua vez, é refutável. O estudo propõe uma experiência para detectar o fundo de grávitons primordiais — uma partícula teória proposta nos modelos de gravidade quântica — que demonstra que o Big Bounce pode ser a explicação para a origem do nosso Universo e daquilo que havia antes dele.

Daniel Costa, ZAP //
8 Novembro, 2022