Estes dois painéis mostram a mesma "fatia" do céu na constelação de Boieiro, denominada
"Faixa Estendida Groth". A área coberta mede cerca de 1 por 0,12 graus. Créditos: NASA/JPL-Caltech/GSFC
O brilho tênue e áspero emitido pelos primeiros objetos do Universo pode ter sido detectado com a melhor precisão já conseguida, graças ao Telescópio Espacial Spitzer. Estes tênues objetos podem ser estrelas muito massivas ou vorazes buracos negros.
Estão muito longe para serem observados individualmente, mas o Spitzer recolheu evidências novas e convincentes do que parece ser o padrão coletivo da sua radiação infravermelha.
As observações ajudam a confirmar que os primeiros objetos eram abundantes em quantidade e que queimaram furiosamente combustível cósmico.
"Estes objetos eram tremendamente brilhantes," afirma Alexander "Sasha" Kashlinksy do Centro Aeroespacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado americano de Maryland, autor principal de um novo artigo científico publicado na revista Astrophysical Journal. "Ainda não podemos descartar diretamente fontes misteriosas para esta luz que podem ser provenientes do nosso Universo próximo, mas é cada vez mais provável que estamos tendo um vislumbre de uma época antiga. O Spitzer está estabelecendo um roteiro para o próximo grande telescópio espacial da NASA, o James Webb, que vai nos dizer exatamente o que são e onde estavam esses primeiros objetos."
O Spitzer capturou as primeiras pistas deste padrão remoto de luz, conhecido como plano de fundo cósmico infravermelho, em 2005, e, novamente, mas com mais precisão, em 2007. Agora, o Spitzer está na fase prolongada da sua missão, durante a qual realiza estudos mais aprofundados de zonas específicas do céu. Kashlinsky e seus colegas usaram o Spitzer para observar duas zonas do céu durante mais de 400 horas cada.
A equipe posteriormente subtraiu cuidadosamente todas as estrelas e galáxias conhecidas na imagem. Ao invés de ficarem com uma zona escura e vazia do céu, descobriram padrões tênues de radiação com várias características tantalizantes da radiação cósmica infravermelha. Estes aglomerados no padrão observado são consistentes com o modo como se pensa que os objetos muito distantes estão agrupados.
Kashlinsky compara as observações com o procurar fogos-de-artifício em Nova Iorque a partir de Los Angeles. Primeiro, teria que remover todas as luzes do pano da frente entre as duas cidades, bem como as luzes da própria cidade de Nova Iorque. Por fim, ficaria com um mapa nublado de como os fogos-de-artifício estão distribuídos, mas estariam muito distantes para ser vistos individualmente.
"Podemos recolher pistas da luz dos primeiros fogos-de-artifício do Universo," afirma Kashlinsky. "Isto nos fornece mais informações sobre as fontes, ou as 'faíscas', que queimam intensamente o seu combustível nuclear."
O Universo formou-se há aproximadamente 13,7 mil milhões de anos durante o violento e explosivo Big Bang. Com o passar do tempo, arrefeceu, e cerca de 500 milhões de anos depois, as primeiras estrelas, galáxias e buracos negros começaram a tomar forma. Os astrônomos dizem que a "primeira luz" deve ter viajado milhares de milhões de anos até chegar ao Telescópio Spitzer. A luz deve ter sido originada em comprimentos de onda visíveis ou até ultravioletas e, devido à expansão do Universo, foi esticada para comprimentos de onda maiores, neste caso a radiação infravermelha observada pelo Spitzer.
O novo estudo melhora as observações anteriores ao medir a radiação cósmica infravermelha de fundo até escalas equivalente a duas Luas Cheias - significativamente maior do que tinha sido detectado anteriormente. Imagine tentar descobrir um padrão no ruído de uma antiga televisão ao olhar apenas para uma pequena zona da tela. Seria difícil saber com certeza a existência real de um padrão suspeito. Ao observar uma parte maior da tela, seria capaz de resolver padrões tanto a pequena como a larga-escala, confirmando ainda mais a sua suspeita inicial.
Do mesmo modo, os astrônomos que usam o Spitzer aumentaram a quantidade de céu examinado para obter provas mais definitivas do fundo cósmico infravermelho. Os pesquisadores planejam explorar mais zonas do céu no futuro para recolher mais provas escondidas na radiação desta era antiga.
"Esta é uma das razões porque estamos construindo o Telescópio Espacial James Webb," afirma Glenn Wahlgren, cientista do programa Spitzer na sede da NASA em Washington. "O Spitzer está a nos proporcionando pistas tantalizantes, mas o James Webb vai nos mostrar realmente a era das primeiras estrelas do Universo."
Os outros autores do estudo são Richard Arendt do Centro Goddard e da Universidade do Maryland em Baltimore County; Matt Ashby e Giovanni Fazio do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, estado americano de Massachusetts; e John Mather e Harvey Moseley também de Goddard. Fazio liderou as observações iniciais destes campos estelares.
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