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Nos acercamos a la edad oscura del universo

Los astrónomos están muy cerca de conocer la edad oscura del universo, cuando no existían estrellas: una señal de 13 mil millones de años de antigüedad desvelará el misterio de cómo se formaron las galaxias.

Un equipo internacional de científicos está muy cerca de detectar, estudiar y medir una señal de cuando el cosmos no tenía estrellas, y que ha estado viajando unos 13 mil millones de años hasta llegar a nosotros.

Rastreando los datos del radiotelescopio situado en el oeste de Australia en busca de una señal significativa de esta «edad oscura» poco conocida de nuestro universo, el equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Washington, la Universidad de Melbourne, la Universidad de Curtin y la Universidad de Brown, ya informó el año pasado en el Astrophysical de una considerable mejora de los datos de emisiones de radio recogidos por el Murchison Widefield Array.

Miguel Morales, profesor de física de la Universidad de Washington y miembro del equipo de investigación, explica en un comunicado: «Creemos que las propiedades del universo durante esta era tuvieron un efecto importante en la formación de las primeras estrellas y pusieron en marcha las características estructurales del universo actual. La forma en que se distribuyó la materia en el universo durante esa época probablemente dio forma a la distribución actual de las galaxias y los cúmulos galácticos”.

Edad oscura

El universo parecía opaco en esa edad oscura, dado que era cálido y denso y los electrones y los fotones se atrapaban regularmente entre sí. Al cumplir el universo un millón de años, las interacciones electrón-fotón se volvieron algo raras y en su expansión se tornó poco a poco más transparente, comenzando su edad oscura.

La época sin estrellas duró cientos de millones de años en los que el hidrógeno neutro (átomo de hidrógeno sin carga general) fue el absoluto protagonista y dueño del cosmos.

Morales apunta al respecto: «para esta edad oscura, por supuesto, no hay una señal basada en la luz que podamos estudiar para aprender sobre ella, ¡no había luz visible! Pero hay una señal específica que podemos buscar. Proviene de todo ese hidrógeno neutro. Nunca hemos medido esta señal, pero sabemos que está ahí afuera. Y es difícil de detectar porque en los 13 mil millones de años desde que se emitió esa señal, nuestro universo se ha convertido en un lugar muy ocupado, lleno de otras actividades de estrellas, galaxias e incluso nuestra tecnología que ahogó la señal del hidrógeno neutro «.

La señal

Se trata de una emisión de radio electromagnética que el hidrógeno neutro lanzó a una longitud de onda de 21 centímetros. El universo se ha expandido mucho desde entonces, extendiendo esa señal a casi 2 metros. Ahora Morales y su equipo buscan esta señal y parecen estar muy cerca de lograrlo.

Los expertos están convencidos que esta señal debe contener información relevante sobre la edad oscura, incluido el modo y motivo en que terminó, por lo que resulta tan interesante. Los átomos de hidrógeno comenzaron a agregarse y formar las primeras estrellas, acabando con la edad oscura cuando el universo tenía solo mil millones de años.

Época de Reionización

La nueva época del universo se llamó de Reionización, en la que la energía de esas estrellas convirtió gran parte del hidrógeno neutro en un plasma ionizado. Este plasma abunda en el espacio interestelar hasta nuestros días.

Morales añade: «La época de la reionización y la edad oscura que la precede son períodos críticos para comprender las características de nuestro universo, como por qué tenemos algunas regiones llenas de galaxias y otras relativamente vacías, así como la distribución de la materia y potencialmente incluso la materia oscura y la energía oscura”.

 

La matriz de Murchison

La herramienta principal del equipo es la matriz de Murchison, un radiotelescopio que consta de 4.096 antenas dipolo, que pueden captar señales de baja frecuencia como la firma electromagnética de hidrógeno neutro que buscan.Aunque son muy difíciles de detectar por el «ruido» electromagnético de otras fuentes que rebotan en el cosmos, proveniente de estrellas, galaxias e incluso actividad humana, el método de filtrado de Morales y su equipo es muy efectivo.

Actualmente cuentan ya con unas 3.000 horas de datos de emisiones adicionales recopilados por el radiotelescopio que ahora están filtrando para intentar detectar la señal del hidrógeno neutro, de la edad oscura.

 

Referencias

First Season MWA Phase II Epoch of Reionization Power Spectrum Results at Redshift 7. W. Li et al. The Astrophysical Journal, Volume 887, Number 2. DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab55e4

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