Un equipo internacional de astrónomos liderado por la Universidad de Cambridge ha demostrado que es posible conocer las características de las primeras estrellas del universo a través del análisis de una específica señal de radio de 21 centímetros. Esta investigación representa un avance significativo para comprender el llamado “amanecer cósmico”, periodo crucial en la evolución del universo.

La señal de 21 centímetros constituye una emisión muy tenue pero detectable desde la Tierra, generada por átomos de hidrógeno que llenan los espacios entre las regiones de formación estelar. Esta radiación se originó apenas cien millones de años después del Big Bang y contiene información fundamental sobre las condiciones del universo primitivo.

Los investigadores demostraron que al analizar cómo las primeras estrellas y sus restos afectaron esta señal, los radiotelescopios del futuro podrán revelar cómo el universo evolucionó desde una masa casi homogénea de hidrógeno hasta la complejidad estructural actual.

Tradicionalmente, determinar las propiedades de las primeras estrellas ha representado uno de los mayores desafíos de la astronomía moderna. Incluso con los telescopios más potentes disponibles, no es posible observar directamente estas estrellas ancestrales ni establecer sus características fundamentales.

La metodología desarrollada por el equipo de Cambridge ofrece una alternativa innovadora mediante el estudio del débil resplandor de la señal de 21 centímetros, una emisión energética que proviene de hace más de 13.000 millones de años y que fue influenciada por la radiación de las primeras estrellas y agujeros negros.

Anastasia Fialkov, coautora del estudio y profesora del Instituto de Astronomía de Cambridge, dirige el grupo teórico del proyecto REACH, una antena especializada en captar señales de radio que actualmente se encuentra en fase de calibración. Esta herramienta permitirá estudiar el amanecer cósmico y la época de reionización, cuando las primeras estrellas reionizaron los átomos de hidrógeno neutro del universo.

Paralelamente, el proyecto Square Kilometre Array (SKA), un conjunto masivo de antenas en construcción, cartografiará las fluctuaciones de estas señales cósmicas en extensas regiones del cielo. Ambos proyectos resultarán esenciales para investigar la masa, luminosidad y distribución de las primeras estrellas universales.

Como parte de la investigación, el equipo desarrolló un modelo predictivo sobre el comportamiento esperado de la señal de 21 centímetros para los proyectos REACH y SKA. Los científicos descubrieron que esta señal es sensible a la masa de las primeras estrellas, proporcionando un método indirecto pero efectivo para determinar sus características.

A diferencia de los telescopios ópticos como el James Webb, que capturan imágenes detalladas, la radioastronomía se fundamenta en el análisis estadístico de señales débiles. Los proyectos REACH y SKA no podrán visualizar estrellas individuales, pero proporcionarán información sobre poblaciones completas de estrellas, sistemas binarios de rayos X y galaxias primitivas.

“Esta es una oportunidad única para descubrir cómo surgió la primera luz del universo a partir de la oscuridad”, declaró Fialkov. “La transición de un universo frío y oscuro a uno lleno de estrellas es una historia que apenas estamos empezando a entender”.

Eloy de Lera Acedo, investigador principal del telescopio y coautor del estudio, enfatizó que “las predicciones que presentamos tienen enormes implicaciones para nuestra comprensión de la naturaleza de las primeras estrellas del universo”.

Los resultados de esta investigación fueron publicados en la revista Nature Astronomy, estableciendo las bases teóricas para futuras observaciones que podrían revolucionar la comprensión del universo primitivo y su evolución hacia las estructuras cósmicas contemporáneas.

Con información de dw