Astrônomos descobrem novos segredos dos primeiros cinco minutos do Universo
Cientistas conseguiram medir com precisão inédita a quantidade de hélio formada nos primeiros cinco minutos após o Big Bang, período em que surgiram alguns dos primeiros elementos químicos do Universo.
As descobertas foram apresentadas em cinco artigos publicados na revista científica The Astrophysical Journal e oferecem novos dados para investigar as condições físicas do Universo há aproximadamente 13,8 bilhões de anos.
O resultado foi obtido por uma equipe internacional que inclui pesquisadores da Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos. A medição apresentou uma margem de incerteza de apenas 0,5%, três vezes menor que a das estimativas anteriores.
O que aconteceu nos primeiros minutos após o Big Bang?
Segundo a teoria do Big Bang, o Universo começou a se expandir a partir de um estado extremamente quente e denso há cerca de 13,8 bilhões de anos. Nos primeiros minutos dessa expansão, as condições permitiram a formação de núcleos de elementos leves, principalmente hidrogênio e hélio.
A quantidade desses elementos preserva informações sobre a temperatura, a densidade e as partículas presentes naquele período. Por isso, medir a abundância original de hélio é uma das formas de testar os modelos científicos que descrevem o início do Universo.
Além da composição química primordial, a expansão das galáxias e a radiação cósmica de fundo em micro-ondas estão entre as principais evidências que sustentam a teoria.
Como os cientistas conseguiram medir o hélio primordial?
A equipe utilizou o Large Binocular Telescope, um dos maiores telescópios ópticos do mundo, em uma campanha que reuniu 130 horas de observações. Em vez de analisar um grande conjunto de galáxias e extrapolar os resultados, os pesquisadores selecionaram 15 galáxias pequenas e com pouca evolução química.
Esses objetos funcionam como registros da composição antiga do Universo porque passaram por relativamente poucas alterações provocadas por gerações sucessivas de estrelas.
Os cientistas examinaram mais de 10 linhas espectrais de hélio e 15 linhas de hidrogênio, utilizando instrumentos desenvolvidos na Universidade Estadual de Ohio.
A comparação desses sinais permitiu identificar e corrigir pequenas fontes de erro que afetavam medições anteriores. Com isso, a equipe reduziu a incerteza da estimativa para 0,5%, alcançando uma precisão três vezes maior que a obtida anteriormente.
O que a descoberta revela sobre as leis da física?
A quantidade de hélio produzida logo após o Big Bang depende das condições físicas do Universo primordial, incluindo as partículas elementares presentes naquele momento.
Com a nova medição, os pesquisadores puderam investigar o número de famílias de neutrinos, partículas subatômicas de massa muito pequena que participam de processos fundamentais da física. Essa informação é importante uma vez que a quantidade de neutrinos influencia as previsões sobre a formação dos elementos leves nos primeiros minutos do Universo.
Os resultados oferecem, assim, um teste mais preciso do Modelo Padrão da física de partículas, teoria que descreve as partículas fundamentais conhecidas e suas interações.
Segundo Evan Skillman, professor da Universidade de Minnesota e integrante da pesquisa, a abundância primordial de hélio é uma medida fundamental para investigar as condições físicas existentes nos primeiros minutos após o Big Bang.
A nova precisão permite confrontar as previsões teóricas com observações astronômicas e verificar se os modelos atuais continuam compatíveis com os dados.
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