Os astrónomos usaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para procurar um sinal específico proveniente de uma galáxia que existia há 13,4 mil milhões de anos, quando o Universo tinha apenas 500 milhões de anos. Embora o ALMA não tenha conseguido detectar este sinal, os investigadores foram capazes de determinar algumas propriedades importantes desta galáxia estudando os resultados “negativos” da sua pesquisa.

O sinal que os astrônomos procuravam é chamado de linha de 21 centímetros com desvio para o vermelho, emitida pelo gás hidrogênio neutro. Este gás era muito comum no Universo primitivo, antes que as estrelas e galáxias tivessem a oportunidade de se formar e converter o hidrogénio noutros elementos. Ao detectar a linha de 21 centímetros, os astrónomos podem aprender sobre as propriedades do gás hidrogénio neutro e as condições do Universo primordial.

Neste caso, os astrônomos procuravam a linha de 21 centímetros de uma galáxia chamada MACS1149-JD1, que é a galáxia mais distante conhecida até hoje. A galáxia está tão distante que a sua luz viajou durante 13,4 mil milhões de anos para chegar à Terra. Quando a luz do MACS1149-JD1 foi emitida, o Universo tinha apenas 500 milhões de anos.

O ALMA é o telescópio mais poderoso do mundo para estudar a linha dos 21 centímetros. No entanto, mesmo o ALMA não conseguiu detectar o sinal do MACS1149-JD1. Isto significa que o gás hidrogênio neutro na galáxia deve ser muito frio e denso. Os astrónomos estimam que a temperatura do gás é de apenas 20 Kelvin (cerca de -253 graus Celsius), e a densidade é cerca de 100 vezes superior à densidade do gás hidrogénio na Via Láctea.

A não detecção da linha de 21 centímetros do MACS1149-JD1 fornece informações importantes sobre as propriedades das primeiras galáxias. Isto sugere que estas galáxias eram muito frias e densas e que ainda não estavam a formar estrelas. Esta informação ajuda os astrónomos a compreender como as galáxias evoluíram no Universo primordial.