O brilho invisível do Universo primordial

Observações efetuadas com o espectrógrafo MUSE, que contam com a colaboração do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, observaram o brilho “invisível” das nuvens de hidrogénio à volta de galáxias no Universo primitivo.

Num artigo, publicado online no dia 1 de Outubro de 2018 na revista Nature (https://www.nature.com/articles/s41586-018-0564-6), uma equipa internacional, que inclui o investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) Jarle Brinchmann, descreve o rastreio espectroscópio que realizou à região do céu conhecida como Campo Ultra Profundo do Hubble (HUDF), onde foi detetada uma abundância inesperada de emissão do tipo Lyman-alfa, que preenche todo o campo de visão, levando a equipa a extrapolar que o céu estará preenchido com um brilho invisível de emissão Lyman-alfa, emitida no início do Universo. A radiação de Lyman-alfa é produzida quando eletrões no átomo de hidrogénio decaem do segundo nível para o primeiro nível de energia. A quantidade de energia perdida é libertada sob a forma de radiação com um comprimento de onda específico, na banda do ultravioleta. Devido ao desvio para o vermelho, resultante da velocidade de afastamento destas galáxias distantes, a radiação de Lyman-alfa das galáxias observadas pelo espectrógrafo MUSE é observada na banda do visível ou do infravermelho próximo.

Jarle Brinchmann (IA e Universidade do Porto) comenta: “Quando olhamos para as imagens mais profundas do Universo, pensamos nas galáxias como pequenas ilhas de luz num imenso mar de escuridão. Estas observações revelaram que o Universo não é completamente escuro – há uma emissão de gás ionizado, em todas as direções para onde olhamos, que só vemos se tivermos instrumentos sensíveis o suficiente. Este é o espantoso e inesperado resultado das observações ultra-profundas realizadas com o espectrógrafo MUSE.”

Esta emissão, proveniente da infância do Universo, numa altura em que as galáxias eram muito menores que as atuais, é devida aos enormes reservatórios cósmicos de hidrogénio atómico que envolvem as galáxias distantes no Universo primitivo. Philipp Richter (Universidade de Potsdam), um dos membros da equipa, comenta: "Com as observações do MUSE temos uma visão completamente nova dos ‘casulos’ de gás difuso em redor das galáxias no Universo primordial”.

O instrumento MUSE, instalado no VLT (ESO) é um espectrógrafo que usa unidades de campo integral para espectroscopia 3D, para obter o espectro total de cada pixel do céu. Ao dispersar a luz nas suas componentes é possível “aprender mais sobre estas galáxias, tais como o seu conteúdo químico e movimentos internos — não para cada galáxia de sua vez, mas para todas as galáxias ao mesmo tempo!”, segundo explica Brinchmann, que até recentemente foi professor na Universidade de Leiden, nos Países Baixos.

“A próxima vez que olharem para uma noite sem luar e virem as estrelas, tentem imaginar o brilho invisível do hidrogénio, o primeiro “tijolo” da formação do Universo, a iluminar a totalidade do céu”, comenta Themiya Nanayakkara (U. Leiden), outro membro da equipa.

Gabinete de Comunicação - Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço