¿Qué tan diferentes eran las galaxias en el universo primitivo?

Un conjunto de 350 radiotelescopios en el desierto de Karoo en Sudáfrica está cada vez más cerca de detectar el "amanecer cósmico", la era posterior al Big Bang, cuando las estrellas se encendieron por primera vez y las galaxias comenzaron a florecer.

Un equipo de científicos de América del Norte, Europa y Sudáfrica ha duplicado la sensibilidad de un radiotelescopio llamado Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA).Con este avance, esperan escudriñar los secretos del universo primitivo.

"Durante las últimas dos décadas, equipos de todo el mundo han trabajado para una primera detección de ondas de radio del amanecer cósmico. Si bien tal detección sigue siendo esquiva, los resultados de HERA representan la búsqueda más precisa hasta la fecha", dice Adrian Liu, un profesor asistente en el Departamento de Física y el Instituto Espacial Trottier en la Universidad McGill.

La matriz ya era el radiotelescopio más sensible del mundo dedicado a explorar el amanecer cósmico. Ahora, el equipo de HERA ha mejorado su sensibilidad en un factor de 2,1 para las ondas de radio emitidas unos 650 millones de años después del Big Bang y de 2,6 para las ondas de radio emitidas unos 450 millones de años después del Big Bang. Su trabajo se describe en un artículo publicado en The Astrophysical Journal.

Aunque los científicos todavía tienen que detectar las emisiones de radio del final de la edad oscura cósmica, sus resultados proporcionan pistas sobre la composición de las estrellas y las galaxias en el universo primitivo. Hasta ahora, sus datos sugieren que las primeras galaxias contenían muy pocos elementos además del hidrógeno y el helio, a diferencia de nuestras galaxias actuales. Las estrellas de hoy tienen una variedad de elementos, que van desde el litio hasta el uranio, que son más pesados ​​que el helio.

Cuando las antenas de radio estén completamente en línea y calibradas, el equipo espera construir un mapa 3D de las burbujas de hidrógeno ionizado y neutro, marcadores de las primeras galaxias, a medida que evolucionaron desde unos 200 millones de años hasta alrededor de mil millones de años después del Big Bang. El mapa podría decirnos cómo las primeras estrellas y galaxias diferían de las que vemos a nuestro alrededor hoy, y cómo se veía el universo en su adolescencia, dicen los investigadores.

Según los investigadores, el hecho de que el equipo HERA aún no haya detectado estas señales descarta algunas teorías sobre cómo evolucionaron las estrellas en el universo primitivo. "Nuestros datos sugieren que las primeras galaxias eran unas 100 veces más luminosas en rayos X que las galaxias actuales. La tradición era que este sería el caso, pero ahora tenemos datos reales que refuerzan esta hipótesis", dice Liu.

El equipo de HERA continúa mejorando la calibración del telescopio y el análisis de datos con la esperanza de ver esas burbujas en el universo primitivo. Sin embargo, filtrar el ruido de la radio local para ver las señales del universo primitivo no ha sido fácil. "Si es queso suizo, las galaxias hacen los agujeros y estamos buscando el queso", dice David DeBoer, astrónomo investigador del Laboratorio de Radioastronomía de la Universidad de California en Berkeley.

"HERA continúa mejorando y estableciendo límites cada vez mejores", dice Aaron Parsons, investigador principal de HERA y profesor asociado de astronomía de la Universidad de California en Berkeley. "El hecho de que podamos seguir avanzando y tengamos nuevas técnicas que continúan dando frutos para nuestro telescopio es genial".

La colaboración HERA está dirigida por la Universidad de California Berkeley e incluye científicos de América del Norte, Europa y Sudáfrica, con el apoyo en Canadá del Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá, el Instituto Canadiense de Investigación Avanzada, Fonds de recherche du Québec— Nature et technologies, y del Trottier Space Institute de la Universidad McGill. La construcción de la matriz está financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Alfred P. Sloan y la Fundación Gordon y Betty Moore, con el apoyo clave del gobierno de Sudáfrica y el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica (SARAO).

- Este comunicado de prensa se publicó originalmente en el sitio web de la Universidad McGill