radiação de 21cm:uma impressão digital cósmica

radiação de 21cm é um tipo específico de radiação eletromagnética emitida por átomos de hidrogênio neutro no universo. Ocorre a um comprimento de onda de 21 centímetros, daí o nome. Esta radiação é uma ferramenta crucial para os astrônomos, pois lhes permite:

1. Mapeie a distribuição do hidrogênio neutro:

- Como o universo é principalmente hidrogênio, a radiação de 21 cm atua como um traçador para esse elemento abundante. Ao observar a radiação, os astrônomos podem mapear a distribuição de hidrogênio neutro em várias regiões do espaço, incluindo galáxias, grupos de galáxias e até o meio intergaláctico.

2. Estude o universo inicial:

- Essa radiação é incrivelmente fraca, mas pode percorrer grandes distâncias sem ser absorvido. Portanto, fornece informações valiosas sobre o universo inicial, antes das primeiras estrelas se formarem. Os astrônomos podem usar a radiação de 21 cm para estudar a época da reionização, quando o universo passou de um estado neutro para um estado ionizado.

3. Investigue a evolução da galáxia:

- Observando a linha de 21 cm de diferentes galáxias, os astrônomos podem determinar suas taxas de rotação, teor de gás e dinâmica interna. Esta informação os ajuda a entender como as galáxias se formam e evoluem com o tempo.

4. Prove a estrutura em larga escala do universo:

- A distribuição do hidrogênio neutro em todo o universo revela a rede cósmica, a rede interconectada de galáxias e matéria. As observações de 21 cm ajudam os astrônomos a estudar a distribuição da matéria e a evolução desta rede cósmica.

Como funciona?

Os átomos de hidrogênio existem em dois estados de energia, com a rotação de elétrons alinhada ou anti-alinhada com a rotação do próton. Quando um elétron vira sua rotação, emite ou absorve um fóton com um comprimento de onda de 21 cm. Essa transição ocorre espontaneamente, tornando a radiação de 21 cm uma ferramenta poderosa para estudar hidrogênio neutro.

Desafios e perspectivas futuras:

- A radiação de 21 cm é incrivelmente fraca, tornando difícil detectar. Os telescópios de radiografia especializados e técnicas avançadas de processamento de sinal são necessárias para sua observação.
- O sinal de 21 cm do universo inicial é fortemente afetado pela radiação em primeiro plano de várias fontes, dificultando o isolado. No entanto, a pesquisa em andamento se concentra no desenvolvimento de novas técnicas para remover a contaminação em primeiro plano.

O futuro da cosmologia de 21cm é brilhante. Espera-se que telescópios de próxima geração e técnicas de análise de dados forneçam informações sem precedentes sobre o universo inicial, a evolução da galáxia e a estrutura em larga escala do cosmos.