p Embora o universo tenha começado com um estrondo, ele rapidamente evoluiu para um ambiente relativamente legal, Sítio escuro. Depois de algumas centenas de milhares de anos, as luzes voltaram e os cientistas ainda estão tentando descobrir o porquê. p Os astrônomos sabem que a reionização tornou o universo transparente, permitindo que a luz de galáxias distantes viajasse quase livremente através do cosmos para nos alcançar.

p Contudo, os astrônomos não entendem completamente a taxa de escape dos fótons ionizantes das primeiras galáxias. Essa taxa de fuga é crucial, mas ainda um valor pouco restrito, o que significa que há uma ampla gama de limites superiores e inferiores nos modelos desenvolvidos pelos astrônomos.

p Essa limitação é em parte devido ao fato de que os astrônomos têm se limitado a métodos indiretos de observação de fótons ionizantes, o que significa que eles podem ver apenas alguns pixels do objeto e, em seguida, fazer suposições sobre aspectos invisíveis. Detecção direta, ou observar diretamente um objeto como uma galáxia com um telescópio, forneceria uma estimativa muito melhor de sua taxa de fuga.

p Em um artigo recém-publicado, uma equipe de pesquisadores, liderado por uma Universidade da Califórnia, Estudante de graduação em Riverside, usou um método de detecção direta e descobriu que as restrições usadas anteriormente foram superestimadas em cinco vezes.

p "Essa descoberta abre questões sobre se as galáxias sozinhas são responsáveis ​​pela reionização do universo ou se galáxias anãs fracas além de nossos limites de detecção atuais têm frações de escape mais altas para explicar o orçamento de radiação necessário para a reionização do universo, "disse Kaveh Vasei, o aluno de pós-graduação que é o autor principal do estudo.

p É difícil entender as propriedades do universo primitivo em grande parte porque isso foi há mais de 12 bilhões de anos. Sabe-se que cerca de 380, 000 anos após o Big Bang, elétrons e prótons se unem para formar átomos de hidrogênio pela primeira vez. Eles constituem mais de 90 por cento dos átomos do universo, e pode absorver fótons de alta energia com muita eficiência e se tornar ionizado.

p Contudo, havia muito poucas fontes para ionizar esses átomos no universo primitivo. Um bilhão de anos após o Big Bang, o material entre as galáxias foi reionizado e se tornou mais transparente. Acredita-se que a principal fonte de energia da reionização sejam estrelas massivas formadas nas primeiras galáxias. Essas estrelas tiveram uma vida útil curta e geralmente nasceram no meio de densas nuvens de gás, o que tornava muito difícil para os fótons ionizados escaparem de suas galáxias hospedeiras.

p Estudos anteriores sugeriram que cerca de 20 por cento desses fótons ionizantes precisam escapar do ambiente de gás denso de suas galáxias hospedeiras para contribuir significativamente para a reionização do material entre as galáxias.

p Infelizmente, a detecção direta desses fótons ionizantes é muito desafiadora e os esforços anteriores não foram muito bem-sucedidos. Portanto, os mecanismos que levam à sua fuga são mal compreendidos.

p Isso levou muitos astrofísicos a usar métodos indiretos para estimar a fração de fótons ionizantes que escapam das galáxias. Em um método popular, presume-se que o gás tenha uma distribuição de "cerca de piquete", onde o espaço dentro das galáxias é assumido como composto de qualquer uma das regiões de muito pouco gás, que são transparentes à luz ionizante, ou regiões de gás denso, que são opacos. Os pesquisadores podem determinar a fração de cada uma dessas regiões estudando a luz (espectros) que emerge das galáxias.

p Neste novo estudo liderado pela UC Riverside, astrônomos mediram diretamente a fração de fótons ionizantes escapando da Ferradura Cósmica, uma galáxia distante com lentes gravitacionais. Lente gravitacional é a deformação e amplificação de um objeto de fundo pela curva do espaço e do tempo devido à massa de uma galáxia em primeiro plano. Os detalhes da galáxia no fundo são, portanto, ampliados, permitindo que os pesquisadores estudem suas propriedades físicas e de luz com mais clareza.

p Com base no modelo da cerca de estacas, uma fração de escape de 40 por cento para fótons ionizantes da Ferradura era esperada. Portanto, a ferradura representou uma oportunidade ideal para obter, pela primeira vez, um claro, imagem resolvida de vazamento de fótons ionizantes para ajudar a entender os mecanismos pelos quais eles escapam de suas galáxias hospedeiras.

p A equipe de pesquisa obteve uma imagem profunda da ferradura com o telescópio espacial Hubble em um filtro ultravioleta, permitindo que eles detectem diretamente fótons ionizantes que escapam. Surpreendentemente, a imagem não detectou fótons ionizantes vindos da Ferradura. Esta equipe restringiu a fração de fótons de escape em menos de 8 por cento, cinco vezes menor do que o que foi inferido por métodos indiretos amplamente usados ​​pelos astrônomos.

p "O estudo conclui que a fração previamente determinada da radiação ionizante de escape das galáxias, conforme estimado pelo método indireto mais popular, é provavelmente superestimado em muitas galáxias, "disse Brian Siana, co-autor do artigo de pesquisa e professor assistente na UC Riverside. "A equipe está agora se concentrando na determinação direta da fração de fótons ionizantes que escapam que não dependem de estimativas indiretas."

p Este papel, "A fração de escape do continuum lyman da ferradura cósmica:um teste de estimativas indiretas, "foi publicado no Astrophysical Journal .