Image: Principio del Universo (National Science Foundation)

Un equipo de cient√≠ficos ha logrado un hito: captar una d√©bil se√Īal de las primeras estrellas que emergieron tras el Big Bang. El hallazgo abre una nueva ventana al Universo temprano y muestra c√≥mo estas estrellas surgieron aproximadamente 180 millones de a√Īos despu√©s del inicio de todo.

Los hallazgos, publicados en Nature, tambi√©n sugieren que los cient√≠ficos tendr√°n que reconsiderar de qu√© est√° hecha la ‚Äúmateria oscura‚ÄĚ, ese misterio ‚Äúinvisible‚ÄĚ. Los modelos han demostrado que las primeras estrellas que iluminaron el Universo habr√≠an sido azules y de corta duraci√≥n, produciendo algo as√≠ como un ba√Īo de luz ultravioleta.

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En realidad, la se√Īal observable m√°s temprana de este amanecer c√≥smico se ha pensado durante mucho tiempo como una ‚Äúse√Īal de absorci√≥n‚ÄĚ, una ca√≠da en el brillo en una longitud de onda particular, causada por esta luz que atraviesa y afecta las propiedades f√≠sicas de las nubes de gas de hidr√≥geno, que es el elemento m√°s abundante en el Universo.

Se sab√≠a que esta inmersi√≥n se deb√≠a encontrar en la parte de la onda de radio del espectro electromagn√©tico, a una longitud de onda de unos 21 cent√≠metros. Claro que todo esto era la teor√≠a, la pr√°ctica es m√°s complicada, principalmente porque se superpone con muchas otras se√Īales en esta regi√≥n del espectro que son mucho m√°s 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, ¬Ņc√≥mo lograron tener √©xito esta vez? En parte debido al receptor tan sensible del experimento y a la peque√Īa antena del tama√Īo de una mesa (llamada EDGES) que les permiti√≥ cubrir una gran √°rea del cielo con mayor facilidad. Para asegurarse de que cualquier disminuci√≥n en el brillo que encontraron proven√≠a de la luz estelar en el Universo temprano, el equipo observ√≥ 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 expansi√≥n del Universo, la luz se desplaza a longitudes de onda m√°s enrojecidas. Los astr√≥nomos llaman a este efecto ‚Äúcorrimiento al rojo‚ÄĚ. El mismo le dice a los cient√≠ficos lo lejos que est√° una cierta nube de gas de la Tierra y cu√°nto tiempo atr√°s en el tiempo c√≥smico se emiti√≥ dicha luz. En este caso, cualquier cambio en la ca√≠da en el brillo esperado a una longitud de onda de 21 cent√≠metros dar√≠a una indicaci√≥n de c√≥mo se mueve el gas y lo lejos que est√°.

Image: EDGES (CSIRO Australia)

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El equipo midi√≥ una ca√≠da que cubr√≠a un rango de veces en el cosmos, la m√°s dram√°tica de cuando el Universo en s√≠ ten√≠a solo 180 millones de a√Īos, comparado con su edad actual de 13.9 mil millones de a√Īos. Dicho de otra forma, estaban antes la luz de las primeras estrellas.

No s√≥lo eso, el equipo se sorprendi√≥ al descubrir que la amplitud de la se√Īal era m√°s del doble de lo predicho. Esto sugiere que el gas de hidr√≥geno era mucho m√°s fr√≠o de lo esperado de la radiaci√≥n de fondo. Estos hallazgos, publicados en otro art√≠culo separado en Nature, han arrojado una llave sobre el trabajo de los f√≠sicos te√≥ricos.

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¬ŅPor qu√©? Porque la f√≠sica sugiere que en este momento en el Universo, habr√≠a sido f√°cil calentar el gas, pero extremadamente dif√≠cil enfriarlo. A fin de producir el enfriamiento adicional necesario para explicar la se√Īal, los autores argumentan que el gas debe haber interactuado con algo incluso m√°s fr√≠o. Y lo √ļnico conocido en el Universo temprano m√°s fr√≠o que este gas c√≥smico es ese misterio invisible, la materia oscura.

De hecho, los te√≥ricos ahora deben decidir si deben extender el modelo est√°ndar de la cosmolog√≠a y la f√≠sica de part√≠culas para explicar este efecto. Si bien se acepta que la materia oscura es cinco veces m√°s com√ļn que la materia normal, no se sabe de qu√© est√° hecha.

El siguiente paso, tras el incre√≠ble descubrimiento, es colocar receptores a√ļn m√°s sensibles que podr√≠an 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 v√≠a The Guardian]