Hubo un tiempo en el que el universo no tenía galaxias brillantes, estrellas iluminando el espacio ni agujeros negros devorando materia. Después del Big Bang, el cosmos atravesó una etapa conocida como las edades oscuras, cuando enormes cantidades de hidrógeno neutro dificultaban el paso de determinadas formas de radiación. Pero aquella oscuridad no duró para siempre. En algún momento, las primeras estrellas comenzaron a brillar y desencadenaron una transformación que cambiaría el universo para siempre.
Ahora, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Harvard y otras instituciones han conseguido reconstruir ese proceso con un nivel de detalle extraordinario. Su herramienta se llama Lumina, una gigantesca simulación informática capaz de reproducir los primeros 2.000 millones de años de evolución cósmica, desde el nacimiento de las primeras estructuras hasta la expansión de la luz por enormes regiones del espacio.
El trabajo, publicado el 26 de octubre de 2026 en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ofrece una nueva manera de investigar cómo el universo pasó de estar dominado por gas neutro a convertirse en el cosmos que conocemos.
Una supercomputadora ha recreado el momento en que el universo comenzó a iluminarse
La historia comienza aproximadamente 380.000 años después del Big Bang. Para entonces, el universo se había enfriado lo suficiente como para que electrones y núcleos atómicos se combinaran, formando principalmente hidrógeno neutro. El fondo cósmico de microondas pudo propagarse, pero todavía no existían estrellas que iluminasen el espacio.
Lumina arranca unos 45 millones de años después del Big Bang y sigue cómo la gravedad fue agrupando materia oscura y gas hasta formar estructuras cada vez más densas. Dentro de ellas aparecieron las primeras estrellas y galaxias.
La simulación abarca una región de unos 1.600 millones de años luz de lado, pero también permite acercarse hasta observar la evolución de galaxias individuales. Según el MIT, el modelo representa un volumen 100 veces superior al de simulaciones anteriores comparables, manteniendo un nivel de detalle excepcional.
Lo fascinante es que los investigadores no se limitaron a reproducir dónde nacían las estrellas. También calcularon cómo su radiación interactuaba con el gas que llenaba el universo. Y encontraron dos protagonistas diferentes en aquella transformación.
Las primeras estrellas encendieron el cosmos, pero los agujeros negros tenían otro papel
Cuando comenzaron a brillar, las primeras galaxias emitieron radiación ultravioleta capaz de arrancar electrones de los átomos de hidrógeno. Este proceso, denominado reionización, fue transformando enormes regiones del espacio y permitió que determinadas longitudes de onda de la luz viajaran con mucha mayor libertad. Pero el hidrógeno no era el único elemento involucrado. El helio también experimentó un proceso de reionización que necesitaba radiación más energética.
Según los resultados de Lumina, las primeras estrellas y galaxias habrían impulsado principalmente la reionización del hidrógeno, mientras que los agujeros negros supermasivos activos desempeñaron un papel fundamental en la segunda reionización del helio.
Estos agujeros negros, al acumular materia, producían enormes cantidades de radiación energética. La simulación permite seguir cómo esa energía se extendía por el espacio y alteraba las propiedades del gas intergaláctico.
Es una distinción importante: la transformación del universo no dependió de un único tipo de objeto, sino de diferentes fuentes de energía actuando durante miles de millones de años.
Medio billón de elementos y una de las supercomputadoras más potentes del planeta
Para construir Lumina, los científicos utilizaron como base el proyecto IllustrisTNG, incorporando nuevas herramientas para simular el transporte de radiación y las interacciones entre materia y luz.
El resultado contiene aproximadamente 500.000 millones de elementos computacionales, entre partículas de materia oscura y celdas de gas. Ejecutar semejante cantidad de cálculos exigió utilizar Frontier, la supercomputadora del Laboratorio Nacional Oak Ridge, en Estados Unidos. El equipo necesitó más de 100.000 núcleos de CPU y miles de procesadores gráficos trabajando simultáneamente.
Como explica el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, el gran valor de Lumina es que permite relacionar acontecimientos que suceden en escalas completamente diferentes: desde el nacimiento de una galaxia hasta la transformación de enormes regiones del universo.
Eso no significa que los científicos hayan observado directamente todo lo que ocurrió. Lumina es una reconstrucción basada en modelos físicos que deberá contrastarse con las observaciones del telescopio James Webb y futuros instrumentos como Nancy Grace Roman. Pero ofrece algo que hasta ahora resultaba extraordinariamente difícil: estudiar cómo miles de millones de procesos individuales pudieron transformar el cosmos.
Durante mucho tiempo, los astrónomos solo podían reconstruir fragmentos de aquella historia. Ahora tienen una herramienta capaz de seguir cómo las primeras galaxias comenzaron a cambiar un universo que todavía estaba aprendiendo a dejar pasar la luz.
