Medição inédita confirma que Universo era quase duas vezes mais quente há 7 bilhões de anos

Uma equipe da Universidade Keio, no Japão, registrou a variação térmica mais precisa já obtida para o período intermediário da história cósmica. Utilizando dados do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile, os pesquisadores determinaram que, há aproximadamente sete bilhões de anos, a radiação cósmica de fundo apresentava temperatura de 5,13 kelvin. O valor corresponde a quase o dobro dos 2,7 kelvin medidos hoje, confirmando de forma empírica que o Universo era mais quente no passado.

Quem realizou o estudo

O trabalho foi conduzido por um grupo da Universidade Keio. A liderança coube ao doutorando Tatsuya Kotani e ao professor Tomoharu Oka, ambos responsáveis por coordenar as análises que sustentam o artigo publicado no periódico The Astrophysical Journal. A filiação institucional e a publicação em revista especializada conferem respaldo acadêmico aos resultados reportados.

O que foi medido

O alvo da investigação foi a radiação cósmica de fundo, o brilho residual do Big Bang que permeia todo o espaço. Esse pano de fundo eletromagnético atua como uma espécie de termômetro universal: sua temperatura decai à medida que o cosmos se expande. A equipe buscou quantificar o valor que essa radiação possuía quando o Universo tinha aproximadamente metade da idade atual.

Quando e onde os dados foram obtidos

Os pesquisadores recorreram a registros arquivados do ALMA, observatório situado no planalto do Deserto do Atacama. Instalado a mais de cinco mil metros de altitude, o conjunto abriga 66 antenas que operam de forma interferométrica, combinação que lhe outorga a maior resolução angular do mundo em seu espectro de frequências. A infraestrutura chilena foi decisiva para distinguir sinais emitidos há sete bilhões de anos, trajetória que equivale a cerca de 53% da idade estimada do Universo.

Como a medição foi possível

A estratégia envolveu o estudo da luz de um quasar longínquo. Esse objeto extremamente luminoso funcionou como uma lâmpada natural, emitindo radiação que viajou por um período cosmológico até chegar aos telescópios terrestres. Durante o percurso, os fótons emitidos pelo quasar interagiram com a radiação cósmica de fundo, deixando marcas específicas em seu espectro. Com a sensibilidade do ALMA, a equipe conseguiu identificar essas assinaturas e inferir, a partir delas, a temperatura predominante no momento em que a luz cruzou a região sob observação.

Por que o resultado é relevante

O valor de 5,13 K representa a medição mais precisa já realizada para a denominada era intermediária do cosmos. Verificações anteriores tendiam a se concentrar em dois extremos: épocas muito próximas ao Big Bang, nas quais a radiação beirava a faixa de milhares de kelvin, e o Universo atual, caracterizado pela temperatura de 2,7 K. Entre esses pontos, havia uma lacuna de dados diretos. O novo estudo reduz esse vazio, criando uma ponte observacional que liga o passado primordial ao estado contemporâneo.

Comparação com a temperatura presente

Hoje, o termômetro universal aponta cerca de 2,7 kelvin, equivalentes a –270,45 °C. A medição de 5,13 kelvin reflete um ganho de pouco mais de dois graus na escala absoluta, diferença que pode parecer modesta, mas que significa aproximadamente o dobro do valor atual. Esse acréscimo valida a expectativa teórica de que o resfriamento do cosmos acompanha a expansão do espaço.

Conexão com o modelo cosmológico padrão

O modelo cosmológico padrão parte do princípio de que toda a matéria e energia conhecidas emergiram de um estado denso e quente. À medida que o espaço se dilata, a radiação perde energia e sua temperatura cai. O resultado observado pelo grupo japonês encaixa-se rigorosamente nessa curva de resfriamento, reforçando a robustez das equações que descrevem a dinâmica do Universo desde o Big Bang.

Robustez metodológica

Quatro aspectos sustentam a confiabilidade do experimento. Primeiro, o uso de dados arquivados evita influências externas à coleta original. Segundo, a seleção de um quasar fornece uma fonte de luz intensa o suficiente para sobreviver a sete bilhões de anos de viagem. Terceiro, a capacidade interferométrica das 66 antenas do ALMA garante resolução capaz de separar as assinaturas espectrais da radiação cósmica dos ruídos de fundo. Por fim, o processamento estatístico atendeu a padrões rigorosos de revisão por pares, culminando na publicação em periódico especializado.

Lacuna observacional preenchida

Medições próximas ao Big Bang determinam temperaturas muito altas, pois aquele período estava sujeito a densidades extremas. Já o presente é relativamente bem mapeado com detectores em satélite e instrumentos terrestres. O intervalo de vários bilhões de anos, entretanto, carecia de valores empíricos diretos. A nova marca de 5,13 K ocupa essa posição intermediária, alinhando verificações em diferentes épocas e oferecendo um gradiente térmico contínuo da origem até hoje.

Impacto na calibração de modelos

Modelagens de formação de galáxias e aglomerados dependem da taxa de resfriamento global para prever como a matéria se organiza. Com a margem de incerteza reduzida pela medição japonesa, esses modelos podem ser ajustados com maior precisão. A implicação prática é a melhora na correspondência entre simulações computacionais e observações astronômicas, beneficiando pesquisas que investigam a distribuição de matéria visível e a dinâmica da matéria escura.

Importância do ALMA na descoberta

Localizado a grande altitude no Deserto do Atacama, o ALMA opera em bandas milimétricas e submilimétricas, faixas ideais para captar tanto a radiação cósmica como as emissões de quasars distantes. As 66 antenas funcionam em harmonia, simulando um telescópio de diâmetro equivalente ao maior espaçamento entre elas. Essa técnica de interferometria amplia a resolução sem exigir espelhos gigantescos e foi crucial para diferenciar os traços da CMB das demais fontes de emissão.

Processo de análise espectral

Durante a investigação, os cientistas procuraram por linhas de absorção — pequenas depressões na intensidade do espectro — provocadas quando a radiação cósmica interage com nuvens de gás ao longo do caminho. Ao medir a profundidade e a largura dessas linhas, é possível estimar a temperatura do fundo que as gerou. O procedimento requer calibração cuidadosa, pois diferentes espécies químicas respondem de forma distinta ao banho de fótons da CMB.

Resultados consolidados

A aferição final fixou-se em 5,13 kelvin, com margem de erro suficientemente pequena para constituir um dos testes mais robustos já aplicados ao modelo cosmológico padrão. A proximidade do valor observado com o previsto teoricamente indica convergência entre cálculo e realidade, fator decisivo para a confiança global na cosmologia moderna.

Consequências para futuras medições

Ao demonstrar que o método baseado em quasars funciona com alta precisão, o estudo abre caminho para campanhas que repitam o procedimento em outras épocas cósmicas. Cada novo ponto na curva de resfriamento ajudará a traçar o histórico térmico do Universo em resolução crescente, fortalecendo a base empírica sobre a qual repousam as teorias de evolução cósmica.

Com a confirmação de que o Universo era substancialmente mais quente há sete bilhões de anos, a pesquisa da Universidade Keio oferece evidência direta do resfriamento previsto pela expansão espacial. A consistência entre a medição de 5,13 kelvin e o valor atual de 2,7 kelvin sustenta um dos pilares centrais do modelo cosmológico padrão e ilustra a capacidade do ALMA de sondar janelas temporais até então pouco exploradas.