Columna de Astronomía | Experimento EDGES: rozando los confines del Universo

No hay nada mejor que tenderse una noche oscura a mirar el cielo estrellado. Ante los ojos, el Universo aparece inmenso, inalcanzable y eterno. Resulta sorprendente entonces pensar que todo lo que vemos tuvo un comienzo; que hubo un tiempo en que todavía no existían estrellas ni galaxias y que estas debieron formarse hace billones de años. Y si bien esto parece algo imposible de responder, la luz, capaz de viajar hasta nosotros desde los confines del Universo, nos ha permitido “ver” estos sucesos a través de la máquina del tiempo llamada astronomía.

Hoy sabemos, por ejemplo, que después de nacer como una sopa caliente, el Universo en expansión se enfrió hasta volverse transparente unos 300 mil años después del Big Bang. El brillo de esa etapa inicial nos llega como la radiación de fondo cósmico (CMB). Salvo por ésta, a partir de ese momento el Universo quedó oscuro: ¡no habían estrellas para iluminarlo ya que todavía no habían nacido!

La búsqueda de las primeras estrellas y galaxias ha sido una obsesión de muchos astrónomos. Como comprenderán, no es tarea fácil. Si bien en teoría su luz nos debiera llegar todavía, es sumamente tenue, siendo casi imposible de detectar. Los mejores intentos se han logrado usando la ayuda de lentes gravitacionales, o lupas naturales que amplifican la luz de galaxias distantes. El record de distancia lo tiene la galaxia GN-z11, la cual se estima se encuentra a 13,3 mil millones de años luz de nosotros, es decir que su luz se emitió cuando el Universo tenía tan solo unos 400 millones de años. Si bien esto es de por sí impresionante, siendo claramente una de las primeras galaxias que se formaron, también implica que hay una zona gris entre ésta y el fondo de radiación cósmica, de la cual no sabemos casi nada.

Hace un poco más de un mes, un modesto experimento de radioastronomía dio a conocer un resultado sorprendente y clave para resolver este misterio. El experimento EDGES, liderado por un pequeño grupo de científicos de Universidad Estatal de Arizona y del Observatorio Haystack del MIT, consiste en una pequeña antena, del porte de una mesa de comedor familiar, instalada en algún lugar remoto del desierto de Australia. La antena mide la radiación proveniente de todo el cielo a frecuencias de entre 50 y 100 MHz. Esta es justamente la banda del espectro usada por las radio FM, razón que explica por qué se escogió un lugar tan remoto para su instalación.

El objetivo de la misión: medir una diminuta señal proveniente del instante mismo en que nacieron las primeras estrellas. Ésta no habría sido emitida directamente por dichos astros, sino que se debe a la interacción entre el medio interestelar —formado en ese entonces casi totalmente por hidrógeno neutro (H0)— y el CMB. Resulta que el H0 tiene la propiedad de absorber radiación a una frecuencia muy específica, de 1,4 GHz. Esto significa que durante dicho periodo, el medio interestelar debió haber estado absorbiendo la radiación del CMB, produciendo un decremento de su espectro a dicha frecuencia. Sin embargo, cuando las primeras estrellas empezaron a brillar, la radiación UV debió ser tan potente que ionizó el hidrógeno neutro, acabando así con dicha absorción y dejando una marca indeleble en el espectro del CMB. Esta es justamente la señal que detectó EDGES.

El resultado es sin duda una hazaña técnica y científica, ya que la minúscula señal se encuentra escondida bajo la radiación 10 mil veces mayor de nuestra galaxia. De ser correcta, esta marca del espectro nos permite datar la formación de las primeras estrellas de manera bastante precisa en unos 180 millones de años después del Big Bang. Todavía queda mucho por aprender sobre esta señal y su significado. Por el momento, es posible revisar estos resultados en la revista Nature.