Antes das primeiras estrelas: pequeno satélite buscará sinal escondido na 'Idade das Trevas'

Um satélite do tamanho de uma pequena mala poderá ajudar cientistas a investigar um período do Universo que nunca foi observado diretamente. Chamado CosmoCube, o equipamento buscará sinais emitidos há mais de 13,5 bilhões de anos, antes do surgimento das primeiras estrelas.

A missão é liderada pela Universidade de Cambridge, no Reino Unido, e pretende colocar a espaçonave em órbita da Lua. O objetivo é aproveitar o lado oculto do satélite natural como uma barreira contra as interferências de rádio produzidas na Terra.

Os detalhes do projeto foram publicados na revista científica Nature Astronomy. A expectativa dos pesquisadores é que o lançamento possa ocorrer nos próximos cinco anos. A missão recebeu financiamento da Agência Espacial do Reino Unido e foi proposta com custo inferior a 50 milhões de euros.

O que o CosmoCube vai procurar?

O alvo é um sinal conhecido como linha de 21 centímetros, produzido por átomos de hidrogênio presentes no Universo primitivo. Ele remonta ao período entre o brilho residual do Big Bang e o chamado amanhecer cósmico, quando as primeiras estrelas começaram a surgir.

Detectar esse sinal pode fornecer informações sobre aproximadamente 150 milhões de anos de história cósmica anteriores ao nascimento das primeiras estrelas. O problema é que as frequências necessárias para observá-lo são difíceis de captar a partir da Terra.

A ionosfera impede que parte dessas ondas de rádio alcance os observatórios terrestres. Transmissões de FM, satélites e sistemas de telecomunicação também produzem interferências capazes de encobrir o sinal.

Por que usar o lado oculto da Lua?

A própria Lua funcionará como um escudo natural contra o ruído de rádio terrestre. A cada órbita de aproximadamente duas horas, o CosmoCube ficará cerca de 40 minutos atrás da Lua. Nesse intervalo, o corpo lunar ficará entre a espaçonave e a Terra, reduzindo as interferências.

Durante os dois anos previstos para a missão, a equipe espera acumular aproximadamente 1.000 horas de observações. O satélite observará frequências entre 10 e 50 MHz, faixa em grande parte inacessível aos telescópios instalados na superfície terrestre.

Depois de entrar em órbita lunar, o equipamento também implantará uma antena de rádio destinada a captar o sinal do hidrogênio primordial.

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Sinal pode revelar papel da matéria escura

As observações também poderão ajudar os pesquisadores a investigar a matéria escura e sua influência sobre a formação das primeiras estruturas do Universo.

A matéria escura não pode ser observada diretamente, mas seus efeitos gravitacionais são importantes para explicar a formação e a organização de grandes estruturas cósmicas.

Segundo Eloy de Lera Acedo, professor do Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge e principal autor do trabalho, estudar a emissão do hidrogênio anterior às primeiras estrelas poderá fornecer pistas sobre como a matéria escura contribuiu para reunir esse gás e formar as primeiras estrelas e galáxias.

Como um satélite tão pequeno fará as medições?

Captar um sinal tão fraco exige que os pesquisadores controlem até as interferências produzidas pelos próprios componentes eletrônicos da espaçonave.

Para isso, o CosmoCube monitorará e ajustará continuamente seus equipamentos. O sistema alternará observações do céu com medições de fontes internas de referência para identificar ruídos que poderiam ser confundidos com o sinal cósmico.

Os dados enviados à Terra passarão ainda por técnicas estatísticas para separar a emissão procurada de outras fontes de rádio, incluindo aquelas produzidas pela própria Via Láctea. O projeto já possui protótipos funcionais de laboratório e passa por testes ambientais.

Se conseguir detectar o sinal, o CosmoCube poderá abrir uma nova janela de observação para um dos períodos menos conhecidos da história do Universo.