Cientistas recriam imagens da 'infância' do Universo Astrofísicos conseguiram reconstruir, em imagens, como o Universo saiu da escuridão. Bolhas de luz surgem em torno das primeiras galáxias, crescem, se juntam e, aos poucos, dissolvem a névoa de gás frio que encobria o cosmos primitivo. As imagens, divulgadas no domingo (25) por um grupo internacional de pesquisadores, vêm do Lumina, uma simulação feita em supercomputador.

Os cientistas colocaram na máquina as condições do Universo logo após o Big Bang, medidas por satélites, e deixaram as leis da física agirem. O computador então “rodou o filme” de como esse Universo evoluiu nos seus primeiros 2 bilhões de anos. O trabalho foi publicado nesta segunda-feira (26) na revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

O resultado bate com boa parte do que os telescópios já viram desse período. Mas falha num ponto importante: o Universo simulado tem menos galáxias gigantes do que o telescópio espacial James Webb vem encontrando. Para os autores, isso indica que as galáxias do Universo jovem cresceram mais rápido do que as teorias atuais conseguem explicar.

O pedaço de Universo recriado tem cerca de 1,6 bilhão de anos-luz de lado, o que permite ver como regiões distantes evoluíram de formas diferentes. Para isso, o computador acompanhou o movimento de centenas de bilhões de pedacinhos de gás e de matéria escura. A matéria escura é invisível, mas sua gravidade funciona como um esqueleto que define onde as galáxias se formam.

O cálculo foi feito no Frontier, um dos supercomputadores mais potentes do mundo, nos Estados Unidos. Imagem mostra como era o Universo no início Reprodução/Lumina Como o Universo deixou de ser escuro Logo depois do Big Bang, o Universo era muito quente. Conforme se expandiu, ele esfriou, e ficou cheio de um gás de hidrogênio e hélio, os elementos mais simples que existem.

Esse gás funcionava como uma neblina. Ele bloqueava a luz mais energética, como o ultravioleta, que não conseguia ir longe. Esse período é chamado de era das trevas cósmicas.

A neblina começou a se dissipar quando nasceram as primeiras estrelas, cerca de 100 milhões de anos após o Big Bang. A luz delas era forte o bastante para “quebrar” os átomos do gás em volta. O gás quebrado deixa a luz passar, e o Universo foi ficando transparente.

As imagens mostram que isso não aconteceu de uma vez nem por igual. Primeiro se acenderam as regiões com mais galáxias, como bairros que ganham luz antes do resto da cidade. Os grandes vazios entre elas continuaram escuros por muito mais tempo.

Na simulação, os últimos bolsões de névoa só desapareceram por volta de 1 bilhão de anos após o Big Bang. Esse fim tardio combina com o que os astrônomos já tinham medido. O modelo também confirma quem fez a maior parte do trabalho: as estrelas.

Os buracos negros entraram com uma parcela menor dessa primeira etapa. Cientistas recriaram imagens do Universo quando ele saiu da escuridão Reprodução/Lumina O hélio, porém, precisou de uma segunda rodada. Os átomos dele são mais difíceis de quebrar e exigem uma luz muito mais forte do que a das estrelas comuns.

Essa luz veio dos quasares, buracos negros gigantes que brilham intensamente enquanto engolem gás. Como os quasares são raros e muito potentes, as bolhas que eles abriram foram bem maiores e mais espalhadas. Essa segunda etapa começou depois da primeira e só estava quase completa perto dos 2 bilhões de anos.

O Lumina é a primeira simulação com esse nível de detalhe a mostrar as duas etapas, a das estrelas e a dos buracos negros. Os modelos anteriores paravam antes. Cada uma dessas fases também esquentou o gás.

A simulação mostra ainda que, antes mesmo de a luz das estrelas chegar, raios X vindos das galáxias já aqueciam a névoa. Esse detalhe ajuda radiotelescópios que tentam captar um sinal fraquíssimo do gás dessa época e que ainda não foi detectado. O que a simulação ainda não explica É na comparação com o James Webb que o Lumina deixa mais perguntas.

Desde 2022, o telescópio encontra no Universo jovem galáxias maiores e mais brilhantes do que as teorias previam. A simulação acerta bem as galáxias pequenas e médias. Mas, nas maiores, com mais de 100 bilhões de vezes a massa do Sol, ela fica para trás.

Quanto mais cedo na história do Universo, maior a diferença. Os autores levantam algumas explicações. Essas galáxias podem ter fabricado estrelas mais rápido do que se imagina, ou produzido mais estrelas gigantes.

Também é possível que as regras que os cientistas usam para descrever o Universo precisem de ajustes. Ou, mais simples, que as medições do Webb tenham uma margem de erro maior do que se pensa. Os dados completos do Lumina serão liberados para outros cientistas em 2028.

O grupo já prepara novos estudos para comparar a simulação com o que os telescópios observam. O valor do Lumina está tanto no que ele acerta quanto no que ele erra. Onde a simulação bate com os telescópios, confirma que a física conhecida explica bem a infância do Universo.

Onde fica para trás, aponta o lugar exato em que essa física ainda precisa ser revista.