Resumo:
A interseção da astronomia e da física de partículas alcançou recentemente resultados importantes. Uma equipe de pesquisa internacional composta por astrofísicos obteve os dados de medição mais recentes da abundância de hélio primordial (Hélio-4) no universo primitivo por meio de observações espectroscópicas de alta precisão de galáxias anãs de metalicidade extremamente baixa.
Estes dados, que têm precisão até à terceira casa decimal, não só fornecem restrições observacionais mais rigorosas para a compreensão do processo de nucleossíntese nos primeiros cinco minutos após o Big Bang, mas também fornecem uma verificação extremamente crítica do modelo cosmológico padrão tradicional e da hipótese da física de partículas elementares.
De acordo com a teoria padrão da Nucleossíntese do Big Bang (BBN), nos primeiros três a cinco minutos após o nascimento do universo, à medida que a temperatura e a densidade caíram devido à expansão violenta, prótons e nêutrons se combinaram para formar os primeiros elementos leves do universo, a maioria dos quais eram hidrogênio e hélio-4, com quantidades muito pequenas de deutério e lítio. Uma vez que as estrelas continuarão a produzir hélio adicional através da fusão nuclear durante os subsequentes milhares de milhões de anos de evolução, para explorar a verdadeira composição química do Universo no início, os astrónomos devem procurar nuvens de gás primordial e galáxias anãs pobres em metais que estejam quase não contaminadas pela evolução de estrelas subsequentes para análise espectral.
Utilizando um grande telescópio óptico no Havai e um espectrómetro Echelle avançado de alta resolução, a equipa de investigação conduziu exposições e observações profundas e de longo prazo de várias galáxias anãs extremamente pobres em metais, a centenas de milhões de anos-luz de distância da Terra. Ao calcular com precisão a intensidade da radiação fluorescente emitida pelo hélio ionizado e pelo gás hidrogênio na galáxia, e deduzir estritamente erros sistemáticos, como a extinção da poeira interestelar e a interferência do vento estelar, os pesquisadores bloquearam com sucesso a fração de massa do elemento hélio original com precisão dentro de uma faixa estreita sem precedentes.
Esta medição de abundância de hélio bruto de alta precisão está em boa concordância com os valores padrão previstos a partir de observações da Fundo Cósmico de Microondas (CMB) pelo satélite Planck da Agência Espacial Europeia. Este elevado grau de consistência entre dados observacionais abrangendo diferentes eras evolutivas e baseados em mecanismos físicos completamente diferentes confirma mais uma vez fortemente a correcção do Modelo Padrão do Big Bang e prova que a compreensão actual da humanidade sobre as condições físicas extremas do universo primitivo é precisa como um todo.
No entanto, os investigadores também salientaram que desvios de medição extremamente pequenos ainda deixam espaço para a potencial exploração de nova física. Ao substituir esta medição precisa nas equações termodinâmicas do universo primitivo, a equipa de investigação foi capaz de estabelecer limites superiores mais rigorosos para o número de espécies de neutrinos no universo primitivo, a assimetria dos neutrinos e a presença de partículas ocultas leves desconhecidas, como neutrinos estéreis ou radiação escura. Especialistas da indústria comentaram que, com a próxima geração de telescópios ópticos gigantes de 30 metros colocados em uso no futuro, a precisão da medição da abundância de elementos originais será ainda melhorada e espera-se que se torne um ponto de apoio fundamental para os humanos aproveitarem novas leis físicas além do modelo padrão.
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