Las restricciones son críticas en cualquier empresa científica. Si una hipótesis predice que debería haber un fenómeno observable y no hay ningún rastro de él, es una indicación bastante clara de que la hipótesis está equivocada. E incluso las hipótesis falsas siguen haciendo avanzar a la ciencia. Lo mismo ocurre con la astronomía y, en particular, con las exploraciones del universo primitivo. Un artículo escrito por investigadores de Cambridge y sus colegas ahora pone una restricción particularmente útil en el desarrollo de las primeras galaxias, que ha sido un tema candente en la astronomía últimamente.
Parte de la razón por la que ha sido un tema candente es que, por primera vez, estamos empezando a tener telescopios capaces de mirar tan atrás. El telescopio espacial James Webb despertó muchas esperanzas de poder mirar hacia atrás a las primeras estrellas. Sin embargo, aunque ese instrumento todavía está pasando por su fase de recopilación de datos, muchos otros telescopios de gran capacidad también pueden proporcionar información.
Uno de ellos es el radiotelescopio SARAS3, que está desplegado sobre un lago en la India. Supervisó parte de la luz procedente de las primeras galaxias y proporcionó datos al equipo de Cambridge, que la analizó en busca de una característica definitoria.
Conocida como la línea de hidrógeno de 21 cm, este es el espectro que emite el hidrógeno cuando su electrón cambia de estado. Se ha utilizado constantemente en la cosmología del universo primitivo desde su descubrimiento en la década de 1940, en gran parte porque puede abrirse camino a través del polvo turbio que envuelve el volumen del universo primitivo. Esa habilidad también lo hace capaz de pasar sin esfuerzo a través de la atmósfera de la Tierra, lo que permite que un telescopio terrestre como SARAS3 lo detecte fácilmente.
Lo notable en el artículo de Cambridge fue la falta de la línea de 21 cm. De hecho, esta línea común que se usa tan ampliamente en otras partes de la cosmología parecía estar ausente de las galaxias que existieron solo 200 millones de años después del Big Bang.
Con esa restricción, los autores pudieron hacer dos cosas. Uno estaba refutando un hallazgo tentativo de otro grupo de investigación. El otro fue definir algunas de las características significativas de esas galaxias.
Crédito: canal de YouTube del Departamento de Física de la Universidad de Brown
Otro grupo de investigación dirigido por la Universidad Estatal de Arizona y el Instituto de Tecnología de Massachusetts publicó otro artículo en 2018 utilizando datos del radiotelescopio EDGES en Australia. Ese artículo detallaba una posible detección de parte de la luz de las primeras galaxias del universo. También arrojó una llave en uno de los primeros modelos de expansión cosmológica, que no esperaba tal detección. Ahora, los datos de este nuevo artículo arrojan algunas dudas sobre ese hallazgo, aunque todavía es necesario que haya una confirmación independiente adicional.
Al definir las características de las galaxias, un factor crucial es qué tan brillantes son. La falta de una línea de 21 cm apunta a un hecho simple: no eran muy brillantes. O al menos no miles de veces más luminosas que las galaxias actuales. Si lo fueran, la línea de 21 cm debería haber tenido suficiente potencia para mostrarse a través de la neblina y ser detectable en los datos de SARAS3. Otras restricciones detalladas en el documento incluyen las masas de esas galaxias, así como su eficiencia para calentar hidrógeno.
Todo lo que esto significa para la cosmología es simplemente que se necesitan más datos, y pronto se realizarán dos experimentos que deberían proporcionarlos. Además del JWST, hay un proyecto llamado Experimento de radio para el análisis del hidrógeno cósmico (REACH), que se espera que presente resultados en algún momento del próximo año. Hasta entonces, los astrónomos están reuniendo una imagen más clara del universo primitivo, aunque sea por la falta de una señal esperada.
Aprende más:
cambridge- La no detección de la señal clave permite a los astrónomos determinar cómo eran y no eran las primeras galaxias.
Bevins et al- Restricciones astrofísicas de la no detección de SARAS 3 de la señal promedio de 21 cm del cielo del amanecer cósmico
UT: la comprensión del universo primitivo depende de la estimación de la vida útil de los neutrones
UT: nueva simulación recrea una época temprana en el universo que aún no se ha visto directamente
Imagen principal:
Imagen de algunas de las galaxias más antiguas del universo.
Crédito – NASA
