p Um sinal causado pelas primeiras estrelas a se formar no universo foi captado por um pequeno, mas altamente especializado, radiotelescópio no remoto deserto da Austrália Ocidental. p Detalhes da detecção são revelados em um artigo publicado hoje na Nature e nos dizem que essas estrelas se formaram apenas 180 milhões de anos após o Big Bang.

p É potencialmente uma das descobertas astronômicas mais emocionantes da década. Um segundo artigo da Nature publicado hoje liga a descoberta à, possivelmente, a primeira evidência detectada de que a matéria escura, pensado para constituir grande parte do universo, pode interagir com átomos comuns.

p Sintonizando o sinal

p Esta descoberta foi feita por uma pequena antena de rádio operando na faixa de 50-100Mhz, que se sobrepõe a algumas estações de rádio FM conhecidas (razão pela qual o telescópio está localizado no remoto deserto de WA).

p O que foi detectado é a absorção de luz por gás hidrogênio atômico neutro, que preencheu o universo inicial depois que ele resfriou do plasma quente do Big Bang.

p Nesta época (180 milhões de anos após o Big Bang), o universo inicial estava se expandindo, mas as regiões mais densas do universo estavam entrando em colapso sob a gravidade para formar as primeiras estrelas.

p A formação das primeiras estrelas teve um efeito dramático no resto do universo. A radiação ultravioleta deles mudou o spin do elétron nos átomos de hidrogênio, fazendo com que absorva a emissão de rádio de fundo do universo a uma frequência ressonante natural de 1, 420 MHz, lançando uma sombra, por assim dizer.

p Agora, 13 bilhões de anos depois, essa sombra seria esperada em uma frequência muito menor porque o universo se expandiu quase 18 vezes nesse período.

p Um resultado inicial

p Os astrônomos previam esse fenômeno há quase 20 anos e o procuravam há dez anos. Ninguém sabia ao certo o quão forte o sinal seria ou em que frequência pesquisar.

p A maioria esperava que levasse mais alguns anos após 2018.

p Mas a sombra foi detectada em 78 MHz por uma equipe liderada pelo astrônomo Judd Bowman, da Universidade do Estado do Arizona.

p Surpreendentemente, esta detecção de sinal de rádio em 2015-2016 foi feita por uma pequena antena (a experiência EDGES), apenas alguns metros de tamanho, acoplado a um receptor de rádio muito inteligente e sistema de processamento de sinal. Só foi publicado agora após uma verificação rigorosa.

p Esta é a descoberta astronômica mais importante desde a detecção das ondas gravitacionais em 2015. As primeiras estrelas representam o início de tudo que é complexo no universo, o início da longa jornada para as galáxias, sistemas solares, planetas, vida e cérebros.

p Detectar sua assinatura é um marco e determinar o tempo exato de sua formação é uma medida importante para a cosmologia.

p Este é um resultado incrível. Mas fica melhor e ainda mais misterioso e emocionante.

p Evidência de matéria escura?

p O sinal é duas vezes mais forte do que o esperado, é por isso que foi detectado tão cedo. No segundo artigo da Nature, astrônomo Rennan Barkana, da Universidade de Tel Aviv, disse que é muito difícil explicar por que o sinal é tão forte, pois nos diz que o gás hidrogênio neste momento é significativamente mais frio do que o esperado no modelo padrão de evolução cósmica.

p Os astrônomos gostam de introduzir novos tipos de objetos exóticos para explicar as coisas (por exemplo, estrelas supermassivas, buracos negros), mas geralmente produzem radiação que torna as coisas mais quentes.

p Como você deixa os átomos mais frios? Você tem que colocá-los em contato térmico com algo ainda mais frio, e o suspeito mais viável é o que é conhecido como matéria escura fria.

p A matéria escura fria é a base da cosmologia moderna. Foi introduzido na década de 1980 para explicar como as galáxias giram - elas pareciam girar muito mais rápido do que poderia ser explicado pelas estrelas visíveis e uma força gravitacional extra era necessária.

p Agora pensamos que a matéria escura deve ser feita de um novo tipo de partícula fundamental. Há cerca de seis vezes mais matéria escura do que matéria comum e, se fosse feito de átomos normais, o Big Bang teria uma aparência bem diferente do que é observado.

p Quanto à natureza desta partícula, e sua massa, podemos apenas adivinhar.

p Portanto, se a matéria escura fria está de fato colidindo com átomos de hidrogênio no universo primitivo e os resfriando, este é um grande avanço e pode nos levar a determinar sua verdadeira natureza. Esta seria a primeira vez que a matéria escura demonstrou qualquer interação além da gravidade.

p Aí vem o 'mas'

p Uma nota de cautela é necessária. Este sinal de hidrogênio é muito difícil de detectar:​​é milhares de vezes mais fraco do que o ruído de fundo do rádio, mesmo para um local remoto na Austrália Ocidental.

p Os autores do primeiro artigo da Nature passaram mais de um ano fazendo uma série de testes e verificações para ter certeza de que não cometeram um erro. A sensibilidade de sua antena precisa ser perfeitamente calibrada em todo o passa-banda. A detecção é uma conquista técnica impressionante, mas astrônomos em todo o mundo estarão prendendo a respiração até que o resultado seja confirmado por um experimento independente.

p Se for confirmado, isso abrirá a porta para uma nova janela no universo primitivo e, potencialmente, uma nova compreensão da natureza da matéria escura, fornecendo uma nova janela de observação para ela.

p Este sinal foi detectado vindo de todo o céu, mas no futuro pode ser mapeado no céu, e os detalhes das estruturas nos mapas nos dariam ainda mais informações sobre as propriedades físicas da matéria escura.

p Mais observações do deserto

p As publicações de hoje são notícias empolgantes para a Austrália em particular. A Austrália Ocidental é a zona mais silenciosa de rádio do mundo, e será o local privilegiado para futuras observações de mapeamento. O Murchison Widefield Array está em operação agora, e atualizações futuras poderiam fornecer exatamente esse mapa.

p Este também é um dos principais objetivos científicos do Square Kilometer Array multibilionário, localizado na Austrália Ocidental, que deveria ser capaz de fornecer fotos de muito maior fidelidade dessa época.

p É extremamente emocionante esperar o tempo em que seremos capazes de revelar a natureza das primeiras estrelas e ter uma nova abordagem via radioastronomia para lidar com a matéria escura, que até agora se mostrou intratável.

p Esperemos que os governos do mundo, ou pelo menos Austrália, podemos manter a frequência de 78 MHz livre de música pop e programas de entrevistas para que possamos continuar a observar o nascimento do universo. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.