Estudar o universo não é fácil, e não apenas por causa das enormes distâncias envolvidas. Se você deseja estudar os berçários galácticos onde as estrelas e as galáxias se formam, muitas vezes você deve olhar para as áreas do universo onde não há luz visível, devido à já mencionada ausência de estrelas.

Os astrofísicos compensam isso usando espectroscopia, que lhes permite "ver" não apenas comprimentos de onda de luz que não são visíveis a olho nu , mas também detectar energia que varia de ondas de rádio a ondas gama. Dessa forma, eles podem analisar o conteúdo de fenômenos cósmicos muito distantes.

Em um estudo recente da Nature , o astrofísico do Estado da Carolina do Norte, Rongmon Bordoloi, fez parte de uma equipe que detectou "gases primordiais" localizados longe de qualquer galáxia . Ao detectar e estudar a composição desses gases, a equipe espera desvendar ainda mais o mistério de como as galáxias nascem e de que são feitas no nível mais básico.

Bordoloi sentou-se com o The Abstract para responder a algumas perguntas sobre o último estudo.

Bordoloi: Descobrimos dois aglomerados de gás primordial a centenas de milhares de anos-luz de distância de galáxias próximas. Esses "aglomerados" são nuvens de gás atômico neutro que são bastante compactas em tamanho em relação a uma galáxia; eles são um fator de 10 ou mais menores do que uma galáxia regular.

Nós os identificamos usando o conjunto de radiotelescópios ALMA (Atacama Large Millimeter Array), um grande conjunto de radiotelescópios situado no deserto de Atacama, no Chile. Detectamos uma transição proibida de um átomo de carbono ionizado individualmente, que cria uma assinatura espectral específica. Essa assinatura implica que o sinal vem de uma nuvem de gás de densidade extremamente alta.

Essa assinatura espectral combinada com a falta de estrelas "visíveis" quando vimos a mesma área com o Telescópio Espacial Hubble, significava que uma nuvem/galáxia de gás primordial estava presente naquela área.

Bordoloi: Essa é uma boa pergunta. Como essas nuvens se formam ainda é um mistério. Essas nuvens são detectadas - como expliquei acima - encontrando emissões proibidas de carbono na luz infravermelha. Mas eles não emitem nenhuma luz óptica ou ultravioleta (que possamos detectar), o que sugere que não há estrelas nessas nuvens.

Uma hipótese é que essas nuvens densas estão se formando à medida que o gás esfria do meio intergaláctico (a grande teia cósmica, onde reside a maioria dos bárions no início do universo). Ou, alternativamente, podem ter se formado a partir de densas nuvens de gás excitadas por forte radiação vinda de galáxias.

Bordoloi: Sim, eles desempenhariam um papel na formação de galáxias. A atração gravitacional significa que essas nuvens eventualmente cairão em galáxias e formarão estrelas, aumentando assim a massa das galáxias. Na verdade, este é um dos canais primários (gás caindo nas galáxias), através dos quais as galáxias crescem de galáxias relativamente pequenas no início do universo para se tornarem uma galáxia massiva como a Via Láctea é hoje.

Bordoloi: Essas nuvens de gás primordial existem perto de várias outras galáxias, e o espaço entre elas é preenchido com plasma quente (100.000 graus Kelvin) que também detectamos. Esta descoberta sugere que há muita mistura química de gás no início do universo. Por exemplo, supernovas explodindo em galáxias iniciais poderiam ejetar muito plasma ionizado dessas galáxias, que eventualmente cairiam de volta nas galáxias e formariam a próxima geração de estrelas. Portanto, o universo primitivo é um ambiente realmente dinâmico - uma espécie de máquina cósmica de reciclagem de gás enriquecido, e essa "máquina" eventualmente cria os complexos átomos e moléculas que são abundantes hoje em nosso próprio sistema solar.

Bordoloi: A descoberta dessas nuvens de gás densas e primitivas foi totalmente inesperada e nos levou a pensar muito sobre como essas nuvens de gás primordiais podem existir em primeiro lugar. Observe que este projeto só é possível porque pudemos combinar observações do espaço (imagem do Telescópio Espacial Hubble), espectroscopia terrestre e observações submilimétricas profundas baseadas no solo (com o ALMA).

Ser capaz de fazer uma pesquisa de vários comprimentos de onda é um dos aspectos únicos deste projeto que produziu uma ciência realmente inesperada e empolgante. Para mim, essa sinergia de combinar todos os recursos e intervalos de comprimento de onda para realizar um experimento científico coerente é de fato um aspecto incrível deste trabalho.