Oscuro y mucho más frío de lo que se pensaba. Así era el universo en su más tierna infancia, solo 180 millones de años después de la gran explosión, el Big Bang, con la que comenzó todo. Esa es la conclusión a la que ha llegado un equipo internacional de astrónomos que ha captado una señal procedente del cosmos primigenio, según publican hoy en la revista Nature. Sus resultados muestran cuándo podrían haberse encendido las primeras estrellas.
La señal fue detectada desde un recóndito lugar del oeste de Australia, en pleno desierto, donde se sitúa el Observatorio Radioastronómico de Murchison. Allí se localiza el instrumento EDGES, la colaboración entre el MIT y la Universidad Estatal de Arizona que lleva varios años trabajando para encontrar una pista procedente del cosmos primigenio. El objetivo no es otro que determinar cómo era el universo antes de vivir su particular amanecer, es decir, antes de que la luz ultravioleta de las primeras estrellas penetrara en el hidrógeno primordial que existía en forma de gas. Este elemento químico es el más abundante en el cosmos, al crearse durante los procesos que tuvieron lugar después del Big Bang.
"La señal coincide en muchos aspectos con las predicciones teóricas sobre las primeras estrellas y galaxias en el universo temprano. Nuestra medición indica que estas primeras estrellas y galaxias se estaban formando alrededor de 180 millones de años después del Big Bang", explica a Hipertextual Raúl Monsalve, investigador del Centro de Astrofísica de la Universidad de Colorado Boulder y uno de los autores del trabajo publicado en Nature. "Encontrar esta minúscula señal ha abierto una nueva ventana al universo temprano", destaca el astrónomo Judd Bowman, líder de la investigación. "Los telescopios no pueden obtener directamente la imagen de estas estrellas ancestrales, pero lo que capta se transforma en señales de radio que llegan del espacio", añade el profesor de la Universidad de Arizona.
Cómo han captado la señal del universo temprano
Según aclara Monsalve a Hipertextual, el instrumento EDGES "no mide directamente las primeras estrellas, sino la radiación emitida por el gas de hidrógeno, del cual se forman estas estrellas". En particular, como los telescopios convencionales no pueden detectar el hidrógeno neutro y frío de las primeras etapas de la historia del cosmos, los científicos se centran en estudiar la emisión a 21 cm. Como explican desde la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco, el hidrógeno neutro sí puede emitir cierto tipo de "luz" que los radiotelescopios pueden captar.
Una vez que las estrellas se encendieron por primera vez en el universo primigenio y su luz ultravioleta penetró el gas de hidrógeno primordial, consiguieron alterar su estado de excitación. Esa transición es precisamente lo que se denomina emisión a 21 cm; un cambio que provocaría que el hidrógeno absorbiera fotones del fondo de microondas dejando una huella que se puede detectar en la actualidad en el rango de las radiofrecuencias por debajo de los 200 MHz. El trabajo publicado en Nature muestra que la señal detectada es más grande de lo que las teorías predecían hasta ahora. El resultado podría explicarse, de acuerdo con una de las hipótesis, pensando en el que el gas de hidrógeno "haya estado más frío que lo esperado en ese período".
El inesperado papel de la materia oscura
"Si el gas de hidrógeno estaba más frío que lo esperado, hay que analizar cómo pudo pasar. Una alternativa es que la materia oscura haya interactuado con el gas en formas que hasta ahora no se habían considerado", comenta a Hipertextual Raúl Monsalve. Esa es precisamente la idea que defiende un segundo trabajo publicado en Nature, que apunta a la posible interacción entre la materia normal y la materia oscura, una misteriosa forma llamada así porque no emite radiación y que constituye el 26% del universo.
En el caso de que la hipótesis de este segundo estudio sea correcta, la medición realizada con el instrumento EDGES, "de forma inesperada", según Monsalve, "puede entregar información única acerca de este tipo de materia". Específicamente puede ofrecer datos más precisos "sobre la masa y la velocidad de las partículas de la materia oscura, así como la posibilidad de que dichas partículas posean una pequeña carga eléctrica", cuenta el investigador consultado por Hipertextual.
Las investigaciones publicadas hoy, no obstante, son solo el principio. "Nos queda mucho por saber del universo temprano. Por ejemplo, características específicas de las primeras estrellas y galaxias, como su masa y tiempo de vida", asegura Raúl Monsalve. Aunque probablemente nunca veremos estas estrellas ancestrales, sino que podremos estudiarlas y caracterizarlas gracias a las mediciones sobre este hidrógeno primordial. "Con EDGES estamos tratando de lograr mediciones aún mas precisas para caracterizar esta época en detalle", concluye el científico de la Universidad de Colorado Boulder.
