detectan las “huellas” de las primeras estrellas del universo
Científicos australianos identificaron señales vinculadas con esos astros nacidos hace 14.000 millones de años; el hallazgo ayudará a develar el misterio de la materia oscura
NUEVA YOrK.– En el universo era de mañana y hacía mucho más frío de lo que cualquiera habría imaginado cuando la primera luz de las estrellas empezó a titilar en ese entorno de sombras hace 14.000 millones de años.
Ayer, un grupo de astrónomos australianos informó que, a través de un pequeño radiotelescopio, identificó los efectos de las primeras luces estelares, cuando el universo tenía apenas 180 millones de años de edad. Esas observaciones llevan a los astrónomos incluso más atrás en el tiempo de lo que puede observar el telescopio espacial Hubble y suscita interrogantes sobre lo que realmente se sabe de los primeros días del cosmos y sobre la naturaleza de la misteriosa “materia oscura”.
“Hemos observado evidencias indirectas de las primerísimas estrellas del universo”, dijo Judd Bowman, de la Universidad Estatal de Arizona, líder de un experimento destinado a detectar la era de reionización global conocido como Edges. Bowman y sus colegas publicaron ayer sus resultados en la revista Nature.
La presencia de las estrellas se manifestó en un barrido de ondas de radio como una llamativa disminución de la intensidad de las microondas cósmicas. Esa reducción implica que la energía cósmica estaba siendo absorbida por las nubes de hidrógeno primigenias que cubrían el universo como una niebla, pero cuyo equilibrio atómico se vio súbitamente trastocado por el estallido de la luz.
La presencia de esa caída en una de las características de la longitud de onda del hidrógeno confirmó las predicciones anteriores hechas con simulaciones sobre el modo y el momento en que nacieron las estrellas. Pero lo pronunciado de esa caída y el momento de esa absorción de energía fueron una verdadera sorpresa, porque sugiere que la temperatura de ese gas era apenas la mitad de la calculada anteriormente por los astrónomos.
Según rennan Barkana, de la Universidad de Tel Aviv, una posibilidad es que el hidrógeno primordial se haya enfriado por interacción con la materia oscura, que también está difundida por todo el cosmos. “De ser cierto, sería la primera pista de las propiedades de la materia oscura, más allá de su atracción gravitacional, que es lo que nos permite inferir su existencia”, dice Barkana.
El funcionamiento de todo esto es resultado de una sutil danza de la física atómica y la termodinámica: el estudio del calor. En esos primeros días, antes de que se encendieran las estrellas, el universo era una nube de hidrógeno y helio que se había sintetizado durante los primeros tres minutos del tiempo y que a continuación se bañaba en los últimos calores del Big Bang.
En el espacio vacío, el hidrógeno tiende a emitir ondas de radio de la longitud 21 centímetros. Al principio, el gas y las microondas estaban en sintonía, y el hidrógeno emitía tanto como lo que recibía de ese fondo de baño de radiación.
Pero cuando empezaron a en- cenderse las estrellas, su radiación ultravioleta alteró los niveles de energía de los electrones de los átomos de hidrógeno, desfasando esa sincronía con las microondas o “desacoplándolas”, como se dice en la jerga de la física. Como el gas ya estaba físicamente mucho más frío que la radiación, empezó a absorber las ondas de 21 centímetros del fondo cósmico, generando un déficit, o caída.
La sorpresa fue descubrir la magnitud de esa caída y cuánto más frío estaba el hidrógeno de lo que los cosmólogos habían imaginado.
“El único elemento cósmico que puede ser más frío en los gases cósmicos primordiales es la materia oscura”, escribió Barkana.
Sobre la base de su efecto gravitacional sobre las estrellas y las galaxias, los astrónomos saben que la materia oscura representa alrededor de una cuarta parte del peso total del universo, muchísimo más que la materia atómica. La explicación más aceptada es que se trata de nubes de partículas subatómicas remanentes del Big Bang. Las llaman “wimp”, partículas masivas de interacción débil, y su masa es ciento de veces mayor que la de un átomo de hidrógeno. Como la masa de esas partículas es tan grande, también son lentas, o “frías” en la jerga científica.
En teoría, millones de ellas atraviesan nuestro cuerpo y todo lo demás a cada instante. Pero en las últimas tres décadas, los intentos cada vez más precisos de detectar esas partículas fallaron, y los teóricos empiezan a evaluar otros complicados modelos de análisis para explicar eso que llaman “el sector oscuro”.
Pero estas recientes observaciones del proyecto Edges podrían abrir una puerta hacia ese reino oscuro, y cualquier avance en la identificación de la materia oscura tiene el potencial de revolucionar la física de partículas.
La idea de que la materia oscura haya podido enfriar el hidrógeno primordial podría implicar que las partículas de materia oscura son apenas unas pocas veces más pesadas que los átomos de hidrógeno, “muy por debajo de la comúnmente predicha masa de las partículas masivas de interacción débil”, dice Barkana.Eso significaría que los radioastrónomos han encontrado la forma de entender la materia oscura.
De nada de esto hay certezas. Por ahora. Tanto Bowman como Barkana recalcan que las observaciones deben ser confirmadas por otros experimentos y a través de otros instrumentos.