Escuchan por vez primera los sonidos de las estrellas

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Escuchan por vez primera los sonidos de las estrellas

Después del Big Bang, hace 13.800 millones de años, el Universo era mucho más denso y oscuro que en la actualidad. En los cientos de millones de años que siguieron a la gran explosión cósmica, el hidrógeno neutro que lo formaba fue acumulándose en ciertas regiones hasta colapsarse y dar origen a las primeras estrellas y galaxias. Ahora, por primera vez, un equipo internacional de científicos ha detectado señales de una de esas estrellas emergentes en el universo primitivo, activa tan sólo 180 millones de años después de su formación.

El hallazgo significa no sólo la observación de hidrógeno más antigua documentada hasta el momento, sino que también ofrece una prueba única del estado del cosmos en esa primera etapa. Los autores forman parte de EDGES (Experimento para Detectar Señales EoR Globales), un proyecto financiado por la Fundación Nacional Científica estadounidense, y han basado su trabajo en las observaciones de una pequeña antena de radio terrestre ubicada en un área desértica del oeste de Australia. Los resultados se publican en dos artículos de la edición de marzo de la revista Nature.

“Los telescopios no pueden ver lo suficientemente lejos como para capturar directamente imágenes de estrellas tan antiguas, pero las podemos observar gracias a ondas de radio que llegan del espacio”, explica el astrónomo de la Universidad de Arizona Judd Bowman, investigador principal del proyecto. “Encontrar esta señal minúscula nos ha abierto una ventana al universo primitivo”.

Los modelos sobre los primeros instantes del universo que manejan los especialistas sugieren que este tipo de estrellas eran de gran tamaño y de vida relativamente corta. Como apunta Bowman, el hecho de que los telescopios no puedan conseguir observaciones directas obliga a los científicos a buscar otras pruebas de su existencia mediante radioastronomía. Un ejemplo son las modificaciones en la radiación electromagnética presente en el universo, también llamada radiación de fondo de microondas (CMB por sus siglas en inglés) cuyo análisis permite identificar las interacciones entre diferentes elementos.

Tras las huellas de las primeras estrellas

Esa primera generación de estrellas, que comenzaron a brillar en un universo desprovisto de luz, emitía una radiación ultravioleta que comenzó a interactuar con el hidrógeno en estado gaseoso omnipresente en el universo. Como resultado, átomos de hidrógeno comenzaron a absorber la radiación de fondo, un proceso fundamental que los científicos pueden detectar gracias a las ondas de radio.

“Lo que vemos que ocurre en este período es que parte de la radiación de las primeras estrellas permite que el hidrógeno sea visible en determinadas frecuencias de radio”, señala Alan Rogers del Observatorio Haystack del MIT, coautor del trabajo. “Supone la primera señal real de estrellas que comenzaron a formarse entonces y que afectaron al medio que las rodeaba”. El problema que tuvieron que afrontar los investigadores es que las pequeñas variaciones en la intensidad de las ondas de radio, que deberían ser fácilmente perceptibles, son complicadas de aislar de un entorno saturado de ondas de radio de la Tierra.

De ahí la ubicación de la antena en el desierto australiano, en una región remota, en la que hay muy pocas señales de radio humanas que puedan interferir con las ondas procedentes del espacio exterior. El instrumental utilizado en este proyecto fue diseñado ex profeso para captar ondas de radio emitidas esa etapa concreta, un periodo que en astronomía se conoce como la Época de Reionización o EoR. Se cree que durante la EoR aparecieron en el universo las primeras fuentes de luz, como estrellas o cuásares, provocando que el espacio intergaláctico que hasta entonces era neutro, se ionizara.

Interacción con la materia oscura

En su artículo Bowman, Rogers y el resto de autores detallan la anatomía de esa onda de radio (detectada a una frecuencia de 78 megahertzios) y señalan que el ancho del perfil observado coincide con los modelos previos sobre estas estrellas. Sin embargo, analizando su amplitud los científicos concluyen que el hidrógeno primigenio era más frío de lo esperado, lo que plantea nuevas incógnitas. Además, la señal tiene el doble de intensidad de lo que los modelos habían previsto. Una segunda hipótesis, expuesta en otro estudio aparecido en el mismo número de Nature y elaborada por Rennan Barkana, investigador de la Universidad de Tel Aviv, aventura la posibilidad de que el gas pudo haber sido enfriado por la interacción del hidrógeno con otro elemento frío, la materia oscura.

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