GALÁXIAS E COSMOLOGIA

GALAXIAS E O MODELO PADRÃO COSMOLÓGICO

A pedra angular da cosmologia moderna é a adesão ao princípio cosmológico, que sustenta que nossa posição no Universo não é de forma alguma especial. Esta ideia, tanto simples quanto profunda, contrasta fortemente com as crenças históricas que colocavam a humanidade frequentemente no centro do Universo. O princípio cosmológico é fundamental para a Cosmologia do Big Bang, que oferece a descrição mais convincente de nosso Universo como uma entidade evolutiva, bastante diferente no passado em comparação com o presente. As observações atuais endossam tão fortemente a teoria do Big Bang que alternativas raramente são consideradas. O estudo das primeiras estrelas e galáxias, e seu impacto na matéria difusa do Universo primordial, representa uma das fronteiras da cosmologia moderna. Medições das flutuações no fundo cósmico de microondas (CMB), que surgiram apenas algumas centenas de milhares de anos após o Big Bang, forneceram insights sobre o conteúdo físico do Universo. Enquanto isso, telescópios avançados como o Telescópio Espacial Hubble, WMAP, Planck e o Telescópio Espacial James Webb nos permitem observar a complexidade do Universo cheio de galáxias de hoje, bilhões de anos mais tarde. Entretanto, a astrofísica dos primeiros bilhões de anos permanece em grande parte desconhecida. Durante este período relativamente curto, uma fração menor de matéria se aglutinou nas primeiras galáxias, formando as primeiras estrelas. A luz destes objetos e de gerações subsequentes de galáxias começou a permeabilizar o vasto meio intergaláctico (IGM), culminando na última grande mudança de fase do nosso Universo: a reionização cosmológica. Este evento resultou na ionização de quase todos os átomos no Universo, clareando a "névoa cósmica" e permitindo que a luz visível se espalhasse pelo espaço. Com isso, o Universo deixou de ser um local frio e escuro. Este período de reionização marca uma transição crucial da simplicidade do Universo primordial para a complexidade observada hoje, 14 bilhões de anos depois. A compreensão deste período é essencial para desvendar nossas origens cósmicas e o impacto que teve na formação de estruturas ainda ressoa nos dias atuais.

Neste projeto, propomos revisitar o modelo cosmológico padrão para aprofundar nosso entendimento sobre a fase de reionização, a formação de galáxias, e a dinâmica de seus componentes críticos, como estrelas, gás, e os processos de acreção e emissão em buracos negros supermassivos. Utilizaremos uma abordagem integrada que combina dados astronômicos de grandes observatórios, simulações numéricas sofisticadas e técnicas semi-analíticas para desenvolver modelos aprimorados. Este esforço visa explicar e modelar uma variedade de fenômenos dentro desta área crítica de estudo. O objetivo é criar um entendimento mais robusto e detalhado das primeiras etapas da evolução do universo, incluindo os mecanismos que impulsionaram a reionização e a subsequente formação de estruturas complexas. Por meio da integração de observações empíricas com avanços teóricos, esperamos desvendar as interações fundamentais que definem a cosmologia e a formação de galáxias, contribuindo significativamente para o campo da astrofísica moderna.