Al usar el espacio-tiempo deformado como una lupa, los astrónomos han captado la señal más distante de su tipo de una galaxia remota, y podría abrir una ventana sobre cómo se formó nuestro universo.
La señal de radiofrecuencia sin precedentes, captada por el Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas (GMRT) en India, provino de la galaxia SDSSJ0826+5630, ubicada a 8.800 millones de años luz de la Tierra, lo que significa que la señal se emitió cuando el universo tenía aproximadamente un tercio de su edad actual.
La señal es una línea de emisión del elemento más primordial del universo: el hidrógeno neutro. A raíz de la Big Bang, este elemento existió en todo el cosmos como una niebla turbulenta a partir de la cual eventualmente se formaron las primeras estrellas y galaxias. Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo señales distantes del hidrógeno neutro con la esperanza de encontrar el momento en que las primeras estrellas comenzaron a brillar, pero esas señales han resultado difíciles de detectar, dadas las extraordinarias distancias involucradas.
Ahora, un nuevo estudio, publicado el 23 de diciembre en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, (se abre en una pestaña nueva) muestra que un efecto llamado lente gravitacional podría ayudar a los astrónomos a detectar evidencia de hidrógeno neutro.
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«Una galaxia emite diferentes tipos de señales de radio», autor principal del estudio Arnab Chakraborty (se abre en una pestaña nueva)cosmólogo de la Universidad McGill en Canadá, dijo en un comunicado (se abre en una pestaña nueva). «Hasta ahora, solo ha sido posible capturar esta señal particular de una galaxia cercana, lo que limita nuestro conocimiento a aquellas galaxias más cercanas a la Tierra».
La ‘edad oscura’ del universo
Forjado aproximadamente 400.000 años después del comienzo del universo, cuando los protones y electrones se unieron por primera vez a los neutrones, el hidrógeno neutro pobló el oscuro cosmos primitivo a lo largo de su llamada edad oscura, antes de que existieran las primeras estrellas y galaxias.
Cuando las estrellas se están formando, emiten una feroz luz ultravioleta que arranca los electrones de gran parte del hidrógeno. átomos en el espacio que los rodea, ionizando así los átomos para que ya no sean neutrales. Eventualmente, las estrellas jóvenes pierden su intensidad ultravioleta y algunos de los átomos ionizados se recombinan en hidrógeno neutro. La detección y el estudio del hidrógeno neutro pueden proporcionar información sobre la vida de las primeras estrellas, así como sobre la época anterior a la existencia de las estrellas.
El hidrógeno neutro emite luz a una longitud de onda característica de 21 centímetros. Pero usar señales de hidrógeno neutro para estudiar el universo primitivo es una tarea difícil, ya que las señales de baja intensidad y longitud de onda larga a menudo se ahogan a lo largo de vastas distancias cósmicas. Hasta ahora, la señal de hidrógeno de 21 cm más lejana detectada estaba a 4.400 millones de años luz de distancia.
Las lentes gravitacionales se aproximan al pasado
Para encontrar una señal al doble de la distancia anterior, los investigadores recurrieron a un efecto llamado lente gravitacional.
En su teoría de la generalidad relatividadAlbert Einstein explicó que gravedad no es producido por una fuerza invisible, sino que es nuestra experiencia del espacio-tiempo curvándose y distorsionándose en presencia de materia y energía. La lente gravitacional ocurre cuando un objeto masivo se encuentra entre nuestros telescopios y su fuente. En este caso, el objeto que distorsionó el espacio fue la gigantesca galaxia formadora de estrellas SDSSJ0826+5630, que usó su poderoso efecto de distorsión para actuar como una lente que dirigió una débil y distante señal de hidrógeno neutral hacia el foco para el GMRT.
«En este caso específico, la señal se desvía por la presencia de otro cuerpo masivo, otra galaxia, entre el objetivo y el observador», coautor del estudio. nirupam roy, profesor asociado de física en el Instituto Indio de Ciencias, dijo en el comunicado. «Esto resulta efectivamente en la ampliación de la señal por un factor de 30, lo que permite que el telescopio la capte».
Ahora que los investigadores han encontrado una forma de sondear nubes de hidrógeno previamente inalcanzables, quieren usarla para mejorar la cartografía del universo a lo largo de sus diversas eras cosmológicas y, con suerte, señalar el momento en que las primeras estrellas comenzaron a brillar.
