p As regiões mais áridas conhecidas são os cantos longínquos do espaço intergaláctico. Nessas vastas extensões entre as galáxias, há apenas um átomo solitário por metro cúbico - uma névoa difusa de gás hidrogênio remanescente do Big Bang. Nas escalas maiores, este material é organizado em uma vasta rede de estruturas filamentares conhecidas como a "teia cósmica, "seus fios emaranhados abrangem bilhões de anos-luz e representam a maioria dos átomos do universo. p Agora, uma equipe de astrônomos, incluindo o físico Joseph Hennawi da UC Santa Bárbara, fizeram as primeiras medições de ondulações em pequena escala neste gás hidrogênio primitivo usando raros quasares duplos. Embora as regiões da teia cósmica que estudaram estejam a quase 11 bilhões de anos-luz de distância, eles foram capazes de medir variações em sua estrutura em escalas de 100, 000 vezes menor, comparável ao tamanho de uma única galáxia. Os resultados aparecem no jornal Ciência .

p O gás intergaláctico é tão tênue que não emite luz própria. Em vez disso, os astrônomos o estudam indiretamente, observando como ele absorve seletivamente a luz proveniente de fontes distantes conhecidas como quasares. Os quasares constituem uma breve fase hiperluminosa do ciclo de vida galáctico alimentado por matéria caindo no buraco negro supermassivo central de uma galáxia. Agindo como faróis cósmicos, eles são brilhantes, faróis distantes que permitem aos astrônomos estudar átomos intergalácticos que residem entre a localização do quasar e a Terra. Mas, como esses episódios hiperluminosos duram apenas uma pequena fração da vida de uma galáxia, quasares são correspondentemente raros e são tipicamente separados uns dos outros por centenas de milhões de anos-luz.

p A fim de sondar a teia cósmica em escalas de comprimento muito menores, os astrônomos exploraram uma coincidência cósmica fortuita:eles identificaram pares extremamente raros de quasares e mediram diferenças sutis na absorção de átomos intergalácticos ao longo das duas linhas de visão.

p "Pares de quasares são como agulhas em um palheiro, "explicou Hennawi, professor associado do Departamento de Física da UCSB. Hennawi foi o pioneiro na aplicação de algoritmos de "aprendizado de máquina" - uma marca de inteligência artificial - para localizar pares de quasares com eficiência em enormes quantidades de dados produzidos por levantamentos de imagens digitais do céu noturno. "Para encontrá-los, vasculhamos imagens de bilhões de objetos celestes milhões de vezes mais tênues do que o que a olho nu pode ver. "

p Uma vez identificado, os pares de quasares foram observados com os maiores telescópios do mundo, incluindo os telescópios Keck de 10 metros no W.M. Observatório Keck em Mauna Kea, Havaí, da qual a Universidade da Califórnia é uma das sócias fundadoras.

p "Um dos maiores desafios foi desenvolver ferramentas matemáticas e estatísticas para quantificar as pequenas diferenças que medimos neste novo tipo de dados, "disse o autor principal Alberto Rorai, O ex-Ph.D. de Hennawi estudante que agora é pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Cambridge. Rorai desenvolveu essas ferramentas como parte da pesquisa para seu doutorado e as aplicou a espectros de quasares com Hennawi e outros colegas.

p Os astrônomos compararam suas medições com modelos de supercomputadores que simulam a formação de estruturas cósmicas desde o Big Bang até o presente. Em um único laptop, esses cálculos complexos exigiriam quase 1, 000 anos para completar, mas os supercomputadores modernos permitiram aos pesquisadores executá-los em apenas algumas semanas.

p "A entrada para nossas simulações são as leis da física e a saída é um universo artificial, que podem ser comparados diretamente aos dados astronômicos, "disse o co-autor Jose Oñorbe, um pesquisador de pós-doutorado no Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha, que liderou o esforço de simulação do supercomputador. "Fiquei encantado em ver que essas novas medições concordam com o paradigma bem estabelecido de como as estruturas cósmicas se formam."

p "Uma razão pela qual essas flutuações em pequena escala são tão interessantes é que elas codificam informações sobre a temperatura do gás na teia cósmica apenas alguns bilhões de anos após o Big Bang, "explicou Hennawi.

p Os astrônomos acreditam que a matéria no universo passou por transições de fase bilhões de anos atrás, que mudou drasticamente sua temperatura. Conhecida como reionização cósmica, essas transições ocorreram quando o brilho ultravioleta coletivo de todas as estrelas e quasares do universo tornou-se intenso o suficiente para retirar os elétrons dos átomos no espaço intergaláctico. Como e quando a reionização ocorreu é uma das maiores questões em aberto no campo da cosmologia, e essas novas medições fornecem pistas importantes que ajudarão a narrar este capítulo da história cósmica.