Caros Leitores;
Parte do arranjo interferométrico de rádio HERA no deserto sul-africano de Karoo durante o início da construção em 2016, retratado com a equipe do local para escala. Crédito: Kathryn Rosie
Ao longo da história, os humanos criaram e compartilharam histórias que refletem sobre a criação das estrelas – o que elas são e como as primeiras estrelas surgiram. Agora, com novos resultados do Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA), um radiotelescópio localizado na Reserva de Astronomia Karoo da África do Sul, os cientistas do MIT estão um pequeno, mas significativo, passo mais perto de entender essa história.
Os pesquisadores do HERA estão procurando os primeiros sinais de formação de estrelas e estrutura de galáxias. Especificamente, cientistas como Jacqueline Hewitt, professora de física Julius A. Stratton no MIT, estão tentando entender o que aconteceu durante um período chamado de alvorada cósmica, que ocorreu cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang. No início do outono de 2021, Hewitt, Nicholas Kern, um Pappalardo Fellow em Física no MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, e outros pesquisadores da colaboração internacional finalizaram os tão esperados resultados coletados e analisados ao longo de quatro anos, durante os primeiros estágios da construção do telescópio. Seu estudo, publicado em 7 de fevereiro no The Astrophysical Journal , apresenta novos limites superiores em sinais de rádiodo hidrogênio cósmico, que indica a formação inicial de estrelas e dá aos cientistas uma imagem mais clara de quando as primeiras estrelas e galáxias se formaram. Essas descobertas restringem os modelos teóricos que levantam hipóteses sobre as origens da aurora cósmica.
As descobertas do HERA são em parte tão significativas porque foram coletadas em um estágio inicial do desenvolvimento do HERA. O telescópio, que opera como um conjunto de antenas parabólicas, atualmente fica em apenas uma fração de seu tamanho final – os dados foram coletados de apenas 39 das 52 antenas implantadas do HERA. Em sua forma completa, serão 350 antenas totais. Uma vez totalmente construído, o HERA será sensível o suficiente para coletar conjuntos de dados e informações ainda maiores de mais longe e, portanto, mais atrás no tempo.
"Ainda não estamos fazendo totalmente o que podemos fazer", diz Kern, principal autor do artigo. "Este resultado é uma demonstração do telescópio como uma entidade. É uma demonstração de uma primeira passagem na análise dos dados, que é uma espécie de estrutura, um alicerce, se preferir, indo adiante para todas as análises futuras".
Buscando um sinal
Para olhar para o amanhecer cósmico, o HERA usa ondas de rádio de baixa frequência para identificar sinais que não são facilmente observados. Isso é diferente de outros telescópios, como o Telescópio Espacial Hubble, que observa estruturas como galáxias que compreendem apenas 5% da matéria observável no espaço. Os outros 95 por cento da matéria é o que está entre as galáxias, incluindo o hidrogênio de baixa densidade. Com o HERA, os cientistas podem observar o que está acontecendo entre as galáxias e usar essa informação para inferir o que as galáxias estão fazendo que não podemos observar e como a formação de galáxias influencia o espaço ao seu redor.
Para entender esse período da história do universo, os cientistas estão procurando o "sinal de giro de rotação", também conhecido como linha de 21 centímetros, que é o comprimento de onda do gás hidrogênio neutro. Este sinal de rádio vem de material intergaláctico entre galáxias e é produzido pela emissão e/ou absorção de átomos de hidrogênio emitidos por essa transição.
"O que estamos vendo com o HERA é: como é o sinal de giro do giro durante essa era?" diz Steve Furlanetto, principal teórico do projeto HERA e professor associado de física e astronomia da Universidade da Califórnia em Los Angeles.
Identificar a época da reionização, ou o momento em que o sinal é observado, é o que importa, diz ele. "Queremos saber se [o sinal] está em absorção, o que significaria que está antes dos raios-X, ou em emissão, que é depois dos raios-X. E então queremos ver se ele desaparece por causa da reionização".
O sinal tem duas assinaturas, ou processos, que podem ser capturados. O sinal é alterado pela primeira vez quando as estrelas aquecem o gás hidrogênio. A segunda parte, que é o que o HERA tem procurado até agora, é o desaparecimento do sinal de 21 cm, que acontece quando o hidrogênio é ionizado pela energia produzida pela formação adicional de estrelas. Esta assinatura indica que as estrelas foram criadas.
A linha de 21 cm da aurora cósmica ainda não foi detectada definitivamente. No entanto, os novos resultados do HERA fornecem dados - mais sensíveis do que os resultados anteriores por um fator de 10 - sobre a natureza do sinal de rotação de rotação de quando o universo tinha 500 milhões de anos.
Um primeiro olhar
Com esses resultados, a equipe HERA conseguiu fornecer evidências que descartam várias teorias possíveis sobre a formação de galáxias. Mais notavelmente, os dados mostram que deve ter havido algum mecanismo para aquecer o hidrogênio no espaço, o que significa que as galáxias devem ter buracos negros.
“Se você tinha galáxias que não tinham buracos negros, isso é basicamente algo que você pode descartar”, diz Furnaletto. “Deve haver aquecimento, o que, no contexto desses modelos, significa que deve haver buracos negros perto dos quais os raios X são produzidos”.
Com financiamento da Gordon and Betty Moore Foundation e da National Science Foundation, o HERA operará em 350 antenas e com um novo design de antena que permitirá ao telescópio capturar ondas de rádio de frequência mais baixa e pontos de visão em redshifts mais altos, efetivamente vendo mais para trás em Tempo.
Hewitt, líder do projeto de expansão da capacidade de sinal do HERA, vem trabalhando na questão de quando as primeiras estrelas se formaram desde 2004. Ela liderou a prototipagem dos novos componentes de baixa frequência e está desenvolvendo mais técnicas para analisar os conjuntos de dados atuais e futuros . O novo projeto de antenas, da Universidade de Cambridge, deve ser instalado no início de 2022 e aumentará drasticamente o alcance de informações que eles podem obter.
“Essa extensão para frequências mais baixas é importante porque nos leva a esse período antes das primeiras estrelas”, diz Hewitt, explicando que o aumento do alcance os ajudará a aprender mais sobre os estágios anteriores da história cósmica.
"É incrível como funciona. Você fica meio cansado, mas às vezes eu paro e penso: 'Estou construindo um instrumento que olha para trás no tempo 13 bilhões de anos', sabe?" disse Hewitt. "É incrível que possamos realmente fazer isso"
Explorar mais
As incríveis aventuras da missão Hera
Mais informações: Zara Abdurashidova et al, Primeiros resultados do HERA Fase I: Limites superiores na época da reionização 21 cm Power Spectrum, The Astrophysical Journal (2022). DOI: 10.3847/1538-4357/ac1c78
Fornecido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts
Fonte: Phys News /por Maria Rose, Instituto de Tecnologia de Massachusetts / 11-02-2022
https://phys.org/news/2022-02-early-hera-telescope-deeper-cosmic.html
Obrigado pela sua visita e volte sempre!
Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos
científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA
(European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Nenhum comentário:
Postar um comentário