Ao estudar buracos negros antigos e supermassivos chamados quasares, Dominika Durovcíková está iluminando um momento inicial em que as galáxias puderam ser observadas pela primeira vez.
Observando multidões de pessoas se aglomerando na Massachusetts Avenue de seu assento na janela do centro estudantil do MIT, Dominika Durovcíková tem apenas um desejo.
“O que eu realmente gostaria de fazer é convencer uma cidade a desligar suas luzes completamente, exceto hospitais ou qualquer outra coisa que precise delas, apenas por uma hora”, ela diz. “Deixe as pessoas verem a Via Láctea, ou as estrelas. Isso influencia você. Você percebe que há algo mais do que suas lutas diárias.”
Mesmo tendo passado a vida observando o cosmos — nos últimos anos fazendo um doutorado com os professores Anna-Christina Eilers e Robert Simcoe no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT — ela ainda acredita no poder de olhar para o céu noturno a olho nu.
Na maioria das vezes, no entanto, ela está usando ferramentas muito mais poderosas do que isso. O Telescópio Espacial James Webb começou a fornecer dados ricos de corpos na borda do universo, exatamente onde ela quer estar olhando. Com dados do JSWT e dos telescópios Magellan baseados em terra no Chile, Durovcíková está em busca de quasares distantes – buracos negros antigos e supermassivos que emitem quantidades intensas de luz – e quanto mais longe eles estão, mais informações eles fornecem sobre o universo muito primitivo.
“Esses objetos são realmente muito brilhantes, e isso significa que eles são realmente úteis para estudar o universo de muito longe”, ela diz. “Eles são como faróis do passado que você ainda pode ver, e eles podem lhe dizer algo sobre o universo naquele estágio. É quase como arqueologia.”
Sua pesquisa recente se concentrou no que é conhecido como Época da Reionização. É o período de tempo em que a radiação de quasares, estrelas, galáxias e outros corpos emissores de luz foram capazes de penetrar através das nuvens escuras de átomos de hidrogênio deixados pelo Big Bang e brilhar sua luz através do espaço.
“A reionização foi uma transição de fase em que todas as coisas ao redor das galáxias de repente se tornaram transparentes”, ela diz. “Finalmente, pudemos ver a luz que era absorvida pelo hidrogênio neutro.”
Um dos seus objetivos é ajudar a descobrir o que causou o início do processo de reionização em primeiro lugar. Enquanto a comunidade astrofísica determinou um prazo flexível, há muitas perguntas sem resposta em torno da Época da Reionização, e ela espera que sua pesquisa de quasar possa ajudar a resolver algumas delas.
“A grande esperança é que, se você souber o momento da reionização, isso pode informá-lo sobre as fontes que a causaram em primeiro lugar”, ela diz. “Ainda não chegamos lá, mas olhar para quasares pode ser uma maneira de fazer isso.”
Tempo e distância em escala cósmica
Os quasares nos quais Durovcíková mais se interessou são classificados como “alto desvio para o vermelho”. O desvio para o vermelho é uma medida de quanto a frequência de uma onda diminuiu e, em um contexto astrofísico, pode ser usado para determinar por quanto tempo uma onda de luz está viajando e quão longe está sua fonte, ao mesmo tempo em que leva em conta a expansão do universo.
“Quanto maior o desvio para o vermelho, mais próximo do início do universo você chega”, explica Durovcíková.
Pesquisas mostraram que a reionização começou aproximadamente 150 milhões de anos após o Big Bang e, aproximadamente 850 milhões de anos depois disso, as nuvens escuras de hidrogênio que compunham o “meio intergaláctico”, ou IGM, estavam totalmente ionizadas.
Para seu artigo mais recente, Durovcíková examinou um conjunto de 18 quasares cuja luz começou a viajar entre aproximadamente 770 milhões e 950 milhões de anos após o Big Bang. Ela e seus colaboradores, incluindo cientistas de quatro países diferentes, classificaram os quasares em três “caixas” com base na distância, para comparar a quantidade de hidrogênio neutro no IGM em diferentes épocas. Essas quantidades ajudaram a refinar o tempo de reionização e confirmaram que os dados dos quasares são consistentes com dados de outros tipos de corpos.
“A história que temos até agora”, diz Durovcíková, “é que em algum ponto no redshift 5 ou 6, o material entre as galáxias foi ionizado em geral. No entanto, não está claro que tipo de estrela ou que tipo de galáxia é mais responsável por essa transição de fase global, que afetou todo o universo.”
Uma faceta intimamente relacionada de sua pesquisa – e uma que ela planeja explorar mais à medida que compõe sua tese – é sobre como esses quasares surgiram em primeiro lugar. Eles são tão antigos e tão massivos que desafiam as concepções atuais de quão antigo é o universo. A luz que eles geram vem da imensa força gravitacional que eles exercem sobre o plasma que absorvem, e se eles já eram grandes o suficiente para fazer isso bilhões de anos atrás, há quanto tempo eles começaram a se formar?
“Esses buracos negros parecem ser muito massivos para crescerem no tempo que seus espectros parecem indicar”, ela diz. “Há algo em nosso caminho que esteja obscurecendo o resto do crescimento? Estamos procurando métodos diferentes para medir sua vida útil.”
Olhos nas estrelas, pés na Terra
Enquanto isso, Durovcíková também está trabalhando para encorajar a próxima geração de astrofísicos. Ela diz que teve a sorte de ter pais e mentores encorajadores que lhe mostraram caminhos acadêmicos e de carreira que ela nem sequer havia considerado, e ela foi cofundadora de uma organização sem fins lucrativos chamada Encouraging Women Across All Borders para fazer o mesmo por estudantes em todo o mundo.
“Na sua vida, você verá muitas portas”, ela diz. “Há portas que você verá abertas, e há portas que você verá fechadas. A maior tragédia, porém, é que há tantas portas que você nem sabe que existem.”
Ela conhece muito bem esse sentimento. Crescer na Eslováquia significava que as principais opções eram cursar uma universidade em Bratislava, a capital, ou em Praga, na vizinha República Tcheca. Seu amor por matemática e física a inspirou a se matricular no programa do Bacharelado Internacional, no entanto, e foi nesse programa que ela conheceu uma professora, chamada Eva ´itná, que “plantou as sementes” que eventualmente a enviaram para Oxford para um programa de mestrado de quatro anos.
“Só estar no ambiente do programa IB começou a abrir essas possibilidades que eu não tinha considerado antes”, ela diz. “Meus pais e eu começamos a conversar com ´itná sobre como isso poderia ser uma possibilidade interessante, e de alguma forma uma coisa levou à outra.”
Embora ela tenha grande prazer em guiar os alunos pelo mesmo caminho que ela já trilhou, igualmente gratificantes para ela são os momentos em que ela pode ver as pessoas percebendo o quão grande o universo é. Como codiretora do MIT Astrogazers, ela testemunhou muitos desses momentos. Ela se lembra de distribuir óculos de eclipse no Cambridge Science Festival em preparação para o eclipse solar parcial de outubro passado, e se lembra de crianças e adultos com seus pescoços esticados para cima, compartilhando o mesmo olhar de admiração em seus rostos.
“A razão pela qual me importo é porque todos nós nos prendemos a pequenas coisas na vida muito facilmente”, ela diz. “O trânsito é uma droga. O T não está funcionando. Então, você olha para o céu e percebe que há algo muito mais bonito e muito maior do que todas essas pequenas coisas.”
