Taxa de formação de estrelas no universo caiu apesar da estabilidade nas reservas de hidrogênio

A taxa de formação de estrelas no universo apresentou um declínio significativo nos últimos 4,5 bilhões de anos, mas a causa desse fenômeno não está relacionada à escassez de matéria-prima básica. Uma investigação conduzida por uma equipe internacional, liderada por Hong Guo, da Academia Chinesa de Ciências, revelou que a redução na criação de novos astros ocorre apesar de a reserva de hidrogênio atômico neutro (HI) ter permanecido surpreendentemente estável.

Para chegar a essa conclusão, os pesquisadores utilizaram o radiotelescópio esférico FAST, de 500 metros de abertura, para medir as emissões de rádio de 21 centímetros do hidrogênio neutro. O estudo foi complementado por dados do Instrumento Espectroscópico para a Energia Escura (DESI), analisando uma amostra de 2,5 milhões de galáxias que abrangem quase um terço do céu.

A disparidade entre combustível e produção

Os dados indicam que, há 4,5 bilhões de anos, a velocidade com que o universo produzia estrelas era aproximadamente 2,5 vezes maior do que a atual. No mesmo período, a densidade de hidrogênio atômico neutro era cerca de 1,4 vezes superior à observada hoje.

Essa diferença é considerada incomum pelos astrônomos, pois a queda na formação estelar foi muito mais acelerada do que a diminuição da reserva de hidrogênio. O pico de natalidade cósmica ocorreu há cerca de 10 bilhões de anos, período denominado "meio-tempo cósmico", e vem declinando desde então.

O papel do ciclo bariônico

A formação de estrelas depende fundamentalmente de nuvens frias de gás de hidrogênio molecular (H2). O hidrogênio neutro (HI) atua como o elo entre o suprimento geral de gás do universo e a criação desse H2. Esperava-se que o consumo de H2 ao longo do tempo causasse a queda na formação de estrelas, mas a estabilidade do HI sugere que o problema reside em outra etapa.

A descoberta aponta que a desaceleração ocorre no ciclo bariônico, processo de troca de matéria ordinária entre as galáxias e o meio intergaláctico. O mecanismo funciona da seguinte forma:

• A matéria é atraída para dentro das galáxias e, posteriormente, expelida para o espaço intergaláctico.
• Com o enfraquecimento do suprimento de gás proveniente da rede cósmica, a eficiência na conversão de hidrogênio neutro em hidrogênio molecular diminui.
• Embora a reserva global de hidrogênio neutro se mantenha, o gás molecular desaparece gradualmente sem ser reposto, reduzindo a taxa de nascimento de estrelas.

Limitações e perspectivas

O estudo oferece uma nova perspectiva sobre a evolução galáctica, indicando que a quantidade total de hidrogênio não é o único fator determinante para a atividade estelar.

Devido às limitações técnicas, o radiotelescópio FAST consegue analisar o universo em um horizonte de até 7,2 bilhões de anos. Por isso, a equipe ressalta a necessidade de pesquisas futuras com amostragens mais profundas e diferentes comprimentos de onda para compreender as condições cósmicas anteriores a esse período.