Image: Principio del Universo (National Science Foundation)

Un equipo de científicos ha logrado un hito: captar una débil señal de las primeras estrellas que emergieron tras el Big Bang. El hallazgo abre una nueva ventana al Universo temprano y muestra cómo estas estrellas surgieron aproximadamente 180 millones de años después del inicio de todo.

Los hallazgos, publicados en Nature, también sugieren que los científicos tendrán que reconsiderar de qué está hecha la “materia oscura”, ese misterio “invisible”. Los modelos han demostrado que las primeras estrellas que iluminaron el Universo habrían sido azules y de corta duración, produciendo algo así como un baño de luz ultravioleta.

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En realidad, la señal observable más temprana de este amanecer cósmico se ha pensado durante mucho tiempo como una “señal de absorción”, una caída en el brillo en una longitud de onda particular, causada por esta luz que atraviesa y afecta las propiedades físicas de las nubes de gas de hidrógeno, que es el elemento más abundante en el Universo.

Se sabía que esta inmersión se debía encontrar en la parte de la onda de radio del espectro electromagnético, a una longitud de onda de unos 21 centímetros. Claro que todo esto era la teoría, la práctica es más complicada, principalmente porque se superpone con muchas otras señales en esta región del espectro que son mucho más fuertes, como las frecuencias comunes en el dial de la radio FM y las ondas de radio de otros eventos en nuestra galaxia.

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Entonces, ¿cómo lograron tener éxito esta vez? En parte debido al receptor tan sensible del experimento y a la pequeña antena del tamaño de una mesa (llamada EDGES) que les permitió cubrir una gran área del cielo con mayor facilidad. Para asegurarse de que cualquier disminución en el brillo que encontraron provenía de la luz estelar en el Universo temprano, el equipo observó el efecto conocido como el efecto Doppler, algo que probablemente has experimentado como un descenso del tono cuando pasa una sirena a gran velocidad.

De la misma forma, como todas las galaxias se alejan de nosotros debido a la expansión del Universo, la luz se desplaza a longitudes de onda más enrojecidas. Los astrónomos llaman a este efecto “corrimiento al rojo”. El mismo le dice a los científicos lo lejos que está una cierta nube de gas de la Tierra y cuánto tiempo atrás en el tiempo cósmico se emitió dicha luz. En este caso, cualquier cambio en la caída en el brillo esperado a una longitud de onda de 21 centímetros daría una indicación de cómo se mueve el gas y lo lejos que está.

Image: EDGES (CSIRO Australia)

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El equipo midió una caída que cubría un rango de veces en el cosmos, la más dramática de cuando el Universo en sí tenía solo 180 millones de años, comparado con su edad actual de 13.9 mil millones de años. Dicho de otra forma, estaban antes la luz de las primeras estrellas.

No sólo eso, el equipo se sorprendió al descubrir que la amplitud de la señal era más del doble de lo predicho. Esto sugiere que el gas de hidrógeno era mucho más frío de lo esperado de la radiación de fondo. Estos hallazgos, publicados en otro artículo separado en Nature, han arrojado una llave sobre el trabajo de los físicos teóricos.

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¿Por qué? Porque la física sugiere que en este momento en el Universo, habría sido fácil calentar el gas, pero extremadamente difícil enfriarlo. A fin de producir el enfriamiento adicional necesario para explicar la señal, los autores argumentan que el gas debe haber interactuado con algo incluso más frío. Y lo único conocido en el Universo temprano más frío que este gas cósmico es ese misterio invisible, la materia oscura.

De hecho, los teóricos ahora deben decidir si deben extender el modelo estándar de la cosmología y la física de partículas para explicar este efecto. Si bien se acepta que la materia oscura es cinco veces más común que la materia normal, no se sabe de qué está hecha.

El siguiente paso, tras el increíble descubrimiento, es colocar receptores aún más sensibles que podrían revelar detalles desconocidos sobre la naturaleza de la materia oscura, tal vez incluso probando la velocidad a la que se mueve. Sin duda, un momento, el que vivimos, apasionante para la ciencia. [Nature vía The Guardian]