Resumo:
Uma equipa internacional de investigação astronómica utilizou recentemente um conjunto gigante de radiotelescópios para detectar com sucesso sinais de rádio extremamente fracos de átomos de hidrogénio neutros provenientes de uma galáxia distante, a milhares de milhões de anos-luz de distância. Este resultado de deteção quebrou o recorde anterior de maior distância de observações semelhantes e forneceu aos astrónomos uma nova janela de observação chave para rastrear diretamente as reservas de gás combustível nas fases iniciais da formação das primeiras estrelas e galáxias no Universo.
O hidrogénio neutro (hidrogénio atómico) é o elemento básico mais abundante no Universo e é também um "combustível" central indispensável para o nascimento de estrelas e para o crescimento e evolução das galáxias. Na banda de rádio, os átomos de hidrogênio neutro emitem radiação eletromagnética característica com comprimento de onda de cerca de 21 cm (a famosa linha de hidrogênio de 21 cm). No entanto, a probabilidade de transição de spin de um único átomo de hidrogênio é extremamente baixa, e um único sinal fraco atenua extremamente severamente ao cruzar o longo espaço profundo do universo. Portanto, sob condições de observação convencionais, os radiotelescópios existentes dificilmente conseguem detectar a radiação neutra de hidrogénio de uma única galáxia a milhares de milhões de anos-luz de distância da Terra.
Para ultrapassar este limite da observação física, a equipa de investigação científica utilizou habilmente a "superlupa" do universo - o efeito de lente gravitacional. Quando as ondas de rádio fracas emitidas pela galáxia alvo do espaço profundo passam por outra galáxia massiva ou aglomerado de galáxias na frente da linha de visão em seu caminho para a Terra, o enorme campo gravitacional do objeto frontal dobrará e convergirá a luz e os sinais de rádio da galáxia traseira como uma lente convexa, amplificando significativamente várias vezes as linhas espectrais características do hidrogênio neutro originalmente extremamente escuro, para que possam finalmente ser claramente capturadas pelo sistema de recepção de rádio de alta sensibilidade na Terra.
Ao calcular com precisão o desvio para o vermelho da linha espectral de 21 centímetros detectada, os investigadores não só identificaram o intervalo de tempo específico da galáxia nas dezenas de milhares de milhões de anos de evolução cósmica, mas também calcularam ainda mais a massa total de gás hidrogénio neutro contido na galáxia. A análise dos dados mostra que durante a idade de ouro do Universo, há milhares de milhões de anos, esta galáxia tinha uma reserva muito maior de gás hidrogénio neutro do que as suas modernas galáxias vizinhas do mesmo tamanho, confirmando diretamente a inferência física de que a atividade de formação estelar era mais intensa no Universo primitivo.
Os astrónomos salientaram que esta observação histórica não só confirmou a viabilidade técnica de combinar o efeito de lente gravitacional para quebrar o limite superior da distância de deteção dos radiotelescópios, mas também forneceu uma verificação metodológica fundamental e referência científica para a instalação de radioastronomia ultra grande de próxima geração, o Square Kilometer Array Radio Telescope (SKA), que estará totalmente operacional nos próximos anos. Espera-se que revele sistematicamente no futuro como as principais galáxias do universo primitivo acumularam gás e impulsionaram a onda de nascimento de estrelas que durou centenas de milhões de anos.
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