Os astrónomos revelaram um dos mapas mais ambiciosos do Universo primitivo, revelando um vasto “mar de luz” entre galáxias que, de outra forma, permaneceriam escondidas em pesquisas anteriores.
Usando dados do Experimento de Energia Escura do Telescópio Hobby-Eberly (HETDEX), os pesquisadores criaram um mapa 3D da luz emitida pelo hidrogênio excitado de 9 a 11 bilhões de anos atrás, quando o universo estava no auge do “meio-dia cósmico”, sua era de pico de formação estelar. Esta forma específica de luz, conhecida como Lyman-alfa, é produzida quando átomos de hidrogénio são energizados pela radiação de estrelas jovens e quentes, criando um brilho ultravioleta distinto que pode ser rastreado através de vastas distâncias cósmicas.
“A radiação alfa de Lyman é uma característica importante das galáxias neste período da história do universo, uma era de vigorosa formação estelar”, disse Robin Ciardullo, co-autor do estudo, no comunicado. “Antes deste estudo, as localizações de galáxias e gases mais fracos, que também emitem radiação Lyman alfa, permaneciam em grande parte desconhecidas.”
Outro mapas gigantes do universo se concentraram em catalogar indivíduos galáxias – cidades cósmicas de luz brilhantes o suficiente para se destacarem na escuridão. Essas pesquisas têm sido cruciais para traçar estruturas em grande escala e estudar energia escura. Mas eles perdem algo importante: o brilho fraco do gás hidrogênio e das galáxias pequenas e fracas que ficam entre os faróis brilhantes.
“Há todo um mar de luz nas áreas aparentemente vazias intermediárias”, disse Maja Lujan Niemeyer, principal autora do estudo, no comunicado.
O novo mapa foi criado usando uma técnica chamada Line Intensity Mapping. Em vez de identificar as galáxias uma por uma, os astrónomos mediram a luz combinada do comprimento de onda Lyman-alfa característico do hidrogénio através de enormes áreas do céu. Hidrogênioo elemento mais abundante do universo, emite esta luz ultravioleta quando energizado por estrelas jovens. Ao rastrear esse brilho, os cientistas podem rastrear não apenas galáxias brilhantes, mas também o gás difuso que as rodeia e conecta.
O resultado é menos parecido com um mapa de cidade nítido e mais com um mapa de calor de toda a iluminação – capturando todo o “mar de luz” que atravessa a teia cósmica. Isto torna-o numa nova e poderosa ferramenta para estudar como as galáxias se formaram e evoluíram nos seus ambientes e o papel que o gás intergaláctico desempenhou.
O mapa foi construído a partir de um enorme conjunto de dados que compreende mais de 600 milhões de espectros recolhidos pelo HETDEX, originalmente concebido para medir a expansão do Universo e sondar a energia escura. Ao explorar este arquivo e utilizar supercomputadores com programação personalizada para analisar o grande conjunto de dados, os investigadores reconstruíram uma visão 3D da distribuição do hidrogénio através de um vasto volume cósmico. Porque a matéria se aglomera sob gravidadea equipe poderia usar as posições de galáxias brilhantes conhecidas para ajudar a interpretar o brilho mais fraco de fundo, revelando estruturas ocultas que pesquisas anteriores não conseguiram detectar diretamente.
Ao mapear o hidrogênio durante o período era de formação estelar mais ativaos astrónomos obtêm uma imagem mais clara de como as galáxias absorveram gás, formaram estrelas e se reuniram nas estruturas de grande escala que vemos hoje. O trabalho também sinaliza uma mudança mais ampla na cartografia cósmica: pesquisas futuras poderão depender cada vez mais do mapeamento de intensidade para revelar não apenas os objetos mais brilhantes no universomas a estrutura completa e brilhante que os une.
“Este estudo é um primeiro passo emocionante no uso do mapeamento de intensidade para compreender os processos envolvidos na forma como as galáxias se formam e evoluem”, disse Caryl Gronwall, coautor do estudo, no comunicado. “A combinação do telescópio pioneiro Hobby-Eberly com novos instrumentos complementares está inaugurando uma era de ouro para o mapeamento do cosmos.”
Suas descobertas foram publicado em 3 de março no The Astrophysical Journal.
