Así eran las primeras estrellas del universo

Por fin, los astrónomos podrían haber captado una señal que llevaban tiempo buscando: la luz de las primeras estrellas del universo. Hasta ahora, los modelos teóricos establecían que estas estrellas surgieron unos 400 millones de años tras el Big Bang. Sin embargo, no había habido evidencias para respaldar el inicio de este amanecer.

Estas estrellas eran gigantescas, se formaron a partir de hidrógeno y helio primordiales y pusieron en marcha un proceso de enriquecimiento del medio interestelar con elementos más pesados. Gracias a estas estrellas hoy tenemos planetas como el nuestro.

El equipo de astrónomos que ha detectado esta luz está encabezado por Judd Bowman, astrónomo de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio de la Universidad Estatal de Arizona. Decidieron buscar estas primeras estrellas a través del rastro que dejaron en el CMB (radiación cósmica de fondo) porque, teóricamente, la disminución en la señal CMB debería ser detectable.

Diseñaron un experimento llamado EDGES (Experiment to Detect the Global EoR -Epoch of Reionization- Signature) para el que crearon una antena del tamaño de una mesa con la que analizar el CMB y la instalaron en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison (MRO) en Australia. Era todo un desafío.

Oir el aleteo de un colibrí en medio de un huracán

Las fuentes de ruido podían llegar a ser 10.000 veces superiores al nivel de la señal que querían detectar. "Es como estar en medio de un huracán e intentar escuchar el aleteo de un colibrí", explica Peter Kurczynski, director del programa NSF (National Science Foundation) que supervisó los fondos para EDGES.

Pero EDGES "escuchó" las primeras estrellas y el equipo concluyó que existieron aproximadamente 180 millones de años tras el Big Bang tal y como reflejan las conclusiones de este estudio que ha sido publicado en la revista Nature. "Con una pequeña antena de radio estos investigadores han llegado más lejos que los telescopios espaciales más poderosos ", afirma Kurczynski.

Esta señal no duró más de 100 millones de años. Es el tiempo que transcurrió entre el nacimiento y la muerte de estas primeras estrellas. Los rayos X emitidos por las supernovas y agujeros negros que formaron calentaron los átomos de hidrógeno haciendo desaparecer la señal.

Otro punto a destacar es que la señal que encontraron con EDGES fue dos veces más intensa de lo esperado. Una explicación podría ser que el hidrógeno estaba notablemente más frío de lo esperado. ¿Por qué?

Un estudio independiente publicado en el mismo número de la revista Nature puede tener la respuesta. El astrofísico Rennan Barkana, de la Universidad de Tel Aviv (Israel), sugirió que la materia oscura podría haber absorbido la energía del gas de hidrógeno y haberlo enfriado.

La materia oscura ni absorbe ni emite luz, por esto resulta imposible verla directamente. Aunque indirectamente se puede detectar a través de los efectos gravitacionales que produce sobre la materia ordinaria. Si Barkana está en lo cierto, Bowman y su equipo habrían descubierto una pista importante sobre la naturaleza de la materia oscura. Ahora solo falta que otro grupo de investigación detecte la señal para validarla definitivamente.