Científico israelí ayuda a descubrir las primeras estrellas del Universo

Enlace Judío.- Un equipo internacional de astrofísicos, incluido el profesor Rennan Barkana de la Escuela Sackler de Física y Astronomía de la Universidad de Tel Aviv, ha logrado por primera vez caracterizar estadísticamente las primeras galaxias del Universo, que se formaron solo 200 millones de años después del Big Bang.

Según los innovadores resultados, las primeras galaxias eran relativamente pequeñas y tenues. Eran más débiles que las galaxias actuales y probablemente procesaron solo el 5% o menos de su gas en estrellas. Además, las primeras galaxias no emitían ondas de radio a una intensidad mucho mayor que la de las galaxias modernas.

Este nuevo estudio, realizado junto con el equipo de observación SARAS, fue dirigido por el grupo de investigación de la Dra. Anastasia Fialkov de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, exestudiante de doctorado del Prof. Barkana. Los resultados de este innovador estudio se publicaron en la prestigiosa revista Nature Astronomy.

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Prof. Rennan Barkana (credito: UNIVERSIDAD DE TEL AVIV)

“Este es un campo muy nuevo y el primer estudio de su tipo”, explica el Prof. Barkana. “Estamos tratando de entender la época de las primeras estrellas del Universo, conocida como el ‘amanecer cósmico’, unos 200 millones de años después del Big Bang. El telescopio espacial James Webb, por ejemplo, realmente no puede ver estas estrellas. Es posible que solo detecte unas pocas galaxias particularmente brillantes de un período algo posterior. Nuestro objetivo es sondear toda la población de las primeras estrellas”.

De acuerdo con la imagen estándar, antes de que las estrellas comenzaran a fusionar elementos más pesados ​​dentro de sus núcleos, nuestro Universo no era más que una nube de átomos de hidrógeno del Big Bang (aparte de algo de helio y mucha materia oscura). Hoy en día, el Universo también está lleno de hidrógeno, pero en el Universo moderno está mayormente ionizado debido a la radiación de las estrellas.

“Los átomos de hidrógeno emiten naturalmente luz a una longitud de onda de 21 cm, que cae dentro del espectro de las ondas de radio”, dice el Prof. Barkana. “Dado que la radiación estelar afecta la luz emitida por los átomos de hidrógeno, usamos el hidrógeno como detector en nuestra búsqueda de las primeras estrellas: si podemos detectar el efecto de las estrellas sobre el hidrógeno, sabremos cuándo nacieron y en qué tipos de galaxias. Fui uno de los primeros teóricos en desarrollar este concepto hace 20 años, y ahora los observadores pueden implementarlo en experimentos reales. Equipos de experimentadores de todo el mundo están intentando descubrir la señal de 21 cm del hidrógeno en el Universo primitivo”.

Uno de estos equipos es EDGES, que utiliza una antena de radio bastante pequeña que mide la intensidad promedio en todo el cielo de las ondas de radio que llegan de diferentes períodos del amanecer cósmico. En 2018, el equipo de EDGES anunció que había encontrado la señal de 21 cm del hidrógeno antiguo.

“Sin embargo, hubo un problema con sus hallazgos”, dice el profesor Barkana.

“No podíamos estar seguros de que la señal medida realmente proviniera del hidrógeno en el Universo primitivo. Podría haber sido una señal falsa producida por la conductividad eléctrica del suelo debajo de la antena. Por lo tanto, todos esperábamos una medición independiente que pudiera confirmar o refutar estos resultados”.

“El año pasado, astrónomos de la India llevaron a cabo un experimento llamado SARAS, en el que se hizo que la antena flotara en un lago, una superficie uniforme de agua que no podía imitar la señal deseada. Según los resultados del nuevo experimento, hubo un 95% de probabilidad de que EDGES de hecho no detectó una señal real del Universo primitivo”.

“SARAS encontró un límite superior para la señal genuina, lo que implica que la señal del hidrógeno primitivo probablemente sea significativamente más débil que la medida por EDGES. Modelamos el resultado de SARAS y resolvimos las implicaciones para las primeras galaxias, es decir, cuáles eran sus propiedades dado el límite superior determinado por SARAS. Ahora podemos decir por primera vez que las galaxias de ciertos tipos no pudieron existido en ese tiempo temprano”.

El Prof. Barkana concluye: “Las galaxias modernas, como nuestra propia Vía Láctea, emiten grandes cantidades de ondas de radio. En nuestro estudio, establecimos un límite superior en la tasa de formación de estrellas en las galaxias antiguas y en su emisión de radio general. Y esto es solo el comienzo. Cada año, los experimentos se vuelven más confiables y precisos y, en consecuencia, esperamos encontrar límites superiores más fuertes, lo que nos brinda restricciones aún mejores en el amanecer cósmico. Esperamos que en un futuro cercano no solo tengamos límites, sino también una medición precisa y confiable de la señal en sí misma”.