Entender cómo el universo pasó de la oscuridad a la luz con la formación de las primeras estrellas y galaxias es un momento clave del desarrollo del universo, llamado Amanecer Cósmico. Sin embargo, incluso con los telescopios más potentes, no es posible estudiar estas primeras estrellas ni determinar sus propiedades.
Este es, sin duda, uno de los mayores retos de la astronomía. Ahora, un grupo internacional de astrónomos liderado por la Universidad de Cambridge ha demostrado que es posible conocer la masa de las primeras estrellas estudiando una señal de radio específica.
Esta señal, denominada señal de 21 centímetros, está creada por los átomos de hidrógeno que llenan los espacios entre las regiones de formación estelar, y que se originó apenas cien millones de años después del Big Bang.
Al estudiar cómo las primeras estrellas y sus restos afectaron a esta señal, el equipo ha demostrado que los futuros radiotelescopios permitirán comprender el universo primitivo y cómo se transformó de una masa casi homogénea compuesta principalmente por hidrógeno a la increíble complejidad que vemos hoy en día.
Sus resultados se han publicado este viernes en la revista Nature Astronomy.
"Esta es una oportunidad única para aprender cómo surgió la primera luz del universo de la oscuridad", afirma la coautora, la profesora Anastasia Fialkov, del Instituto de Astronomía de Cambridge.
"La transición de un universo frío y oscuro a uno lleno de estrellas es una historia que apenas estamos empezando a comprender".
Un débil resplandor
El estudio de las estrellas más antiguas del universo depende del débil resplandor de la señal de 21 centímetros, una sutil señal de energía de hace más de 13.000 millones de años. Esta señal, influenciada por la radiación de las primeras estrellas y los agujeros negros, supone una ventana única a la infancia del universo.
Fialkov dirige el grupo teórico de REACH, una antena que captura señales de radio pero que aún se encuentra en fase de calibración, ayudará a conocer el amanecer cósmico y la época de la reionización, cuando las primeras estrellas reionizaron los átomos de hidrógeno neutro del universo.
Y el Square Kilometre Array (SKA), un enorme conjunto de antenas en construcción, cartografiará las fluctuaciones de las señales cósmicas en vastas regiones del cielo.
Ambos proyectos serán esenciales para investigar las masas, las luminosidades y la distribución de las primeras estrellas del universo.
En su estudio, Fialkov y sus colaboradores desarrollaron un modelo que hace predicciones sobre la señal de 21 centímetros tanto para REACH como para SKA, y descubrieron que la señal es sensible a las masas de las primeras estrellas.
A diferencia de los telescopios ópticos como el telescopio espacial James Webb, que capturan imágenes nítidas, la radioastronomía se basa en el análisis estadístico de señales débiles. REACH y SKA no podrán obtener imágenes de estrellas individuales, sino que proporcionarán información sobre poblaciones enteras de estrellas, sistemas binarios de rayos X y galaxias.
"Solo hace falta un poco de imaginación para conectar los datos de radio con la historia de las primeras estrellas, pero las implicaciones son profundas", afirma Fialkov.
"Las predicciones que presentamos tienen enormes implicaciones para nuestra comprensión de la naturaleza de las primeras estrellas del universo", asegura el coautor, Eloy de Lera Acedo, investigador principal del telescopio REACH.
