Telescópios terrestres registraram pela primeira vez a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, um eco do Big Bang

Lançado em 2016, o projeto CLASS (Cosmological Large Angular Scale Survey) foi a primeira tentativa bem-sucedida de estudar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas usando telescópios terrestres. Até então, apenas observatórios espaciais haviam conseguido detectar a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, um eco do Big Bang que marcou o nascimento do nosso Universo. Hoje, o projeto CLASS compartilhou seus primeiros resultados, lançando luz sobre a era do “Amanhecer Cósmico”.

Fonte da imagem: Deniz Valle e Jullianna Couto

A colaboração CLASS (Cosmology Large Angular Scale Surveyor) utiliza radiotelescópios no alto da Cordilheira dos Andes, no norte do Chile. Mas mesmo lá, a radiação de micro-ondas do espaço tem dificuldade de atravessar – o sinal é extremamente fraco. A radiação de micro-ondas polarizada, consequência do Big Bang, é ainda um milhão de vezes mais fraca. Por muito tempo, considerou-se impossível distingui-la do ruído de fundo da Terra. Até recentemente, os dados mais completos sobre essa radiação eram obtidos exclusivamente com a ajuda dos observatórios espaciais Planck, da ESA, e WMAP, da NASA. O envolvimento de instrumentos terrestres na coleta de dados tão raros é uma conquista difícil de superestimar.

Após o Big Bang, o Universo foi preenchido por uma densa névoa de elétrons, o que impediu a livre propagação dos fótons. À medida que o Universo se expandia e esfriava, os prótons começaram a capturar elétrons, formando átomos de hidrogênio neutros. Isso permitiu que a radiação de fundo em micro-ondas se propagasse livremente pelo espaço. Quando as primeiras estrelas começaram a se formar durante o “Amanhecer Cósmico” (aproximadamente 150 milhões de anos após o Big Bang), sua poderosa radiação começou a ionizar o hidrogênio, liberando elétrons. Isso deu início à fase de reionização. Os fótons da radiação de fundo em micro-ondas começaram a colidir com esses elétrons, se dispersar e se polarizar.

A equipe do CLASS estimou a probabilidade de um fóton do Big Bang colidir com um dos elétrons liberados ao passar por uma nuvem de gás ionizado e ser desviado de sua trajetória original. Os pesquisadores também compararam sinais de radiotelescópios terrestres com dados dos observatórios Planck e WMAP para isolar com mais precisão o sinal útil. Isso lhes permitiu filtrar a interferência e obter dados correspondentes aos fótons polarizados da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

Os resultados ajudarão a detectar com mais precisão os sinais que emanam do brilho remanescente do Big Bang (a radiação cósmica de fundo em micro-ondas) e a criar uma imagem mais clara do Universo primitivo.

«Uma medição mais precisa do sinal de reionização é a tarefa mais importante da pesquisa da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, explicam os cientistas. “Para nós, o Universo é como um laboratório de física. Quanto mais precisamente medirmos seus parâmetros, melhor compreenderemos a natureza da matéria escura e dos neutrinos — partículas numerosas, porém elusivas, que preenchem o cosmos. No futuro, analisando os dados coletados pelo CLASS, esperamos alcançar a maior precisão possível.”