Nós frequentemente observamos a linha de emissão Lyman-alfa do hidrogênio em objetos próximos, uma vez que este é um dos marcadores mais confiáveis da formação estelar. No entanto, à medida que penetramos cada vez mais profundamente no Universo e, portanto, cada vez mais nos tempos primordiais, o espaço entre as galáxias passa a conter um número crescente de nuvens escuras de hidrogênio que absorvem este sinal.
Uma pesquisa recente descobriu que a fração de galáxias que mostram esta linha proeminente diminui acentuadamente depois do primeiro bilhão de anos de idade do Universo, o que equivale a um desvio para o vermelho de aproximadamente z=6. O desvio para o vermelho é uma medida de quanto o Universo se expandiu desde que a luz saiu de uma fonte distante. Tal desvio só pode ser determinado em objetos tênues usando um espectrógrafo acoplado a um telescópio grande e poderoso como os, tais como os telescópios gêmeos de 10 metros do Observatório Keck, o maior do mundo.
O aspeto surpreendente sobre a presente descoberta é que nós detectamos esta linha de emissão Lyman-alfa em uma galáxia aparentemente tênue com um desvio para o vermelho z=8,68, correspondendo ao tempo em que o Universo deveria estar repleto de nuvens absorventes de hidrogênio. Além de quebrar o recorde anterior do desvio para o vermelho z=7,73, também obtido no Observatório Keck, esta detecção está nos contando algo novo sobre o modo como o Universo evoluiu em suas primeiras centenas de milhões de anos.
Simulações computacionais do processo de reionização cósmica sugerem que o Universo era totalmente opaco à radiação Lyman-alfa nos primeiros 400 milhões de anos da histórica cósmica e, gradualmente, à medida que as primeiras galáxias nasciam, a intensa radiação ultravioleta das suas estrelas jovens reagiu com este hidrogênio obscurecedor em bolhas de raios crescentes que, eventualmente, se sobrepuseram de forma que todo o espaço entre as galáxias se tornou “ionizado”, isto é, composto por elétrons e prótons livres. Neste ponto, a radiação Lyman-alpha ficou livre para viajar desimpedida através do espaço.
Talvez seja o caso de que a galáxia em questão, EGSY8p7, a qual é incomumente (intrinsecamente) luminosa, tenha propriedades especiais que lhe permitiram criar uma grande bolha de hidrogênio ionizado muito mais cedo do que o possível para galáxias mais representativas desta altura. EGSY8p7 é luminosa e ao mesmo tempo tem um grande desvio para o vermelho. Suas cores medidas pelos telescópios Hubble e Spitzer indicam que eventualmente esteja sendo alimentada por uma população de estrelas excepcionalmente quentes.
Considerando que a descoberta de uma fonte tão precoce, com a radiação Lyman-alfa tão intensa é algo inesperado, a descoberta fornece uma nova visão sobre o modo como as galáxias contribuíram para o processo da reionização. É possível que este processo cósmico seja irregular, ou seja, que algumas regiões do espaço evoluam mais rapidamente que outras, por exemplo, devido a variações na densidade da matéria de um lugar para outro lugar. Alternativamente, EGSY8p7 poderá ser o primeiro exemplo de uma geração antecipada com radiação ionizante incomumente forte.
Em alguns aspetos, o período de reionização cósmica é a peça que faltava ao nosso entendimento geral da evolução do Universo. Além de empurrar a fronteira para uma época em que o Universo tinha apenas 600 milhões de anos, o surpreendente desta descoberta é que o estudo de fontes como EGSY8p7 vai fornecer novos dados sobre como este processo ocorreu.