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EDGES detecta una señal de estrellas que emergieron hace 13.600 millones de años


Después del Big Bang, el Universo se enfrió y se oscureció durante millones de años. En la oscuridad, la gravedad atraía la materia hasta que las estrellas se formaban y estallaban hasta llegar al ciclo de vida estelar como ahora lo entendemos, trayendo consigo el gran "amanecer cósmico".

Utilizando EDGES, un radiotelescopio terrestre en el Observatorio de Radioastronomía Murchison de CSIRO en una zona tranquila en Australia Occidental, los astrónomos han detectado una señal de estrellas que emergieron hace 13.600 millones de años en el Universo temprano.

La señal de radio recién detectada marca el plano más cercano que los astrónomos han visto hasta este momento.

"La señal que encontramos fue increíblemente débil, viniendo de 13.600 millones de años atrás en la historia del Universo", dijeron los astrónomos.

Encontrar esta minúscula señal ha abierto una nueva ventana del Universo temprano", dijo el autor principal, el Dr. Judd Bowman, astrónomo de la Universidad Estatal de Arizona.

Los telescopios no pueden ver lo suficiente como para obtener imágenes directas de estrellas tan antiguas, pero las hemos visto cuando se activaban en ondas de radio que llegaban del espacio. Los modelos del Universo temprano predicen que las primeras estrellas fueron masivas, azules y de corta duración.

Sin embargo, debido a que los telescopios no pueden ver estos “mitológicos” astros, los astrónomos han estado buscando evidencia indirecta, como un cambio revelador en la radiación electromagnética de fondo que impregna al Universo, también conocida como Radiación de Fondo de Microondas (RFM).

Una pequeña caída en la intensidad, por ejemplo, debería ser aparente en las señales de radio RFM, pero el ambiente atestado de ondas de radio de la Tierra ha obstaculizado la búsqueda de los astrónomos. Tales caídas ocurren en longitudes de onda entre 65 y 95 MHz, superpuestas con algunas de las frecuencias más ampliamente utilizadas, como por ejemplo la señales de radio FM, así como en ondas de radio que emanan naturalmente de nuestra Vía Láctea.

"Existe un gran desafío técnico para hacer esta detección", dijo el Dr. Peter Kurczynski, director del programa de la Fundación Nacional para la Ciencia.

Las fuentes de ruido pueden ser 10.000 veces más brillantes que la señal, es como estar en medio de un huracán e intentar escuchar el aleteo de un colibrí. A pesar de los obstáculos, los astrónomos confiaban en que encontrar tal señal sería posible, gracias a investigaciones previas que indicaban que las primeras estrellas liberaron enormes cantidades de luz ultravioleta. Esa luz interactuó con los átomos de hidrógeno flotantes, que comenzaron a absorber los fotones RFM circundantes.

"Esta es la primera señal real que nos dice cuando las estrellas comienzan a formarse y comienzan a afectar el medio que las rodea", explicó el coautor del estudio, el Dr. Alan Rogers, científico del Observatorio Haystack del Instituto de Tecnología de Massachusetts.

"Lo que está sucediendo en este período es que parte de la radiación de las primeras estrellas está comenzando a permitir que se vea el hidrógeno. Está causando que el hidrógeno comience a absorber la radiación de fondo, por lo que comienzas a ver su silueta, en determinadas frecuencias de radio”.


Esta línea de tiempo actualizada del Universo refleja el descubrimiento, cuando las primeras estrellas surgieron 180 millones de años después del Big Bang.

Ciertas características en la señal detectada también sugieren que el gas hidrógeno y el Universo en su conjunto deben haber sido dos veces más fríos de lo que los científicos previamente habían estimado, con una temperatura de alrededor de 3 Kelvins (menos 454 grados Fahrenheit, o menos 270 grados Celsius).

El equipo no está seguro de por qué el Universo temprano era mucho más frío, pero algunos científicos han sugerido que las interacciones con la materia oscura pueden haber jugado algún papel.

"Estos resultados requieren algunos cambios en nuestra comprensión actual de la evolución temprana del Universo", dijo el Dr. Colin Lonsdale, director del Observatorio Haystack.

"Afectaría los modelos cosmológicos actuales y requeriría que los físicos teóricos volvieran a poner a máxima velocidad sus cerebros para descubrir cómo sucedió esto”.

Crédito de la imagen:
N.R. Fuller, National Science Foundation.

Referencia del documento científico:
Judd D. Bowman et al. (2018). Un perfil de absorción centrado en 78 Megahercios en el espectro promediado del cielo. Nature volumen 555, páginas 67–70 (1 de marzo de 2018); DOI: 10.1038 / nature25792

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