Una señal de radio ofrece claves sobre las primeras estrellas
El estudio de un señal de radio específica, originada tan solo cien millones de años después del Big Bang, puede ser clave para comprender las masas de las primeras estrellas.
Esa señal está creada por átomos de hidrógeno que llenan los espacios entre las regiones de formación estelar.
Al estudiar cómo las primeras estrellas y sus remanentes afectaron a esta señal, denominada señal de 21 centímetros, un equipo internacional liderado por astrofísicos de Cambride ha demostrado que los futuros radiotelescopios nos ayudarán a comprender el universo primitivo y cómo se transformó desde una masa casi homogénea, compuesta principalmente de hidrógeno, hasta la increíble complejidad que observamos hoy. Sus resultados se publican en la revista Nature Astronomy.
"Esta es una oportunidad única para aprender cómo la primera luz del universo emergió de la oscuridad", afirmó 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".
El estudio de las estrellas más antiguas del universo se basa en el tenue 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 estrellas primitivas y los agujeros negros, ofrece una ventana excepcional a la infancia del universo.
Fialkov dirige el grupo teórico de REACH (Experimento de Radio para el Análisis del Hidrógeno Cósmico). REACH es una antena de radio y uno de los dos principales proyectos que podrían ayudarnos a comprender el Amanecer Cósmico y la Época de la Reionización, cuando las primeras estrellas reionizaron átomos de hidrógeno neutro en el universo.
Aunque REACH, que capta señales de radio, aún se encuentra en su fase de calibración, promete revelar datos sobre el universo primitivo. Mientras tanto, el Square Kilometer Array (SKA), un enorme conjunto de antenas en construcción, mapeará las fluctuaciones de las señales cósmicas en vastas regiones del cielo.
Ambos proyectos son vitales para estudiar las masas, luminosidades y distribución de las primeras estrellas del universo. En el estudio actual, Fialkov, también miembro del SKA, y sus colaboradores desarrollaron un modelo que predice 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.
"Somos el primer grupo en modelar consistentemente la dependencia de la señal de 21 centímetros con las masas de las primeras estrellas, incluyendo el impacto de la luz ultravioleta estelar y las emisiones de rayos X de las binarias de rayos X producidas cuando las primeras estrellas mueren", afirmó Fialkov, también miembro del Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge. "Estos conocimientos se derivan de simulaciones que integran las condiciones primordiales del universo, como la composición de hidrógeno y helio producida por el Big Bang".
Al desarrollar su modelo teórico, los investigadores estudiaron cómo reacciona la señal de 21 centímetros a la distribución de masa de las primeras estrellas, conocidas como estrellas de Población III. Descubrieron que estudios previos habían subestimado esta conexión, ya que no consideraron el número ni el brillo de los sistemas binarios de rayos X (sistemas binarios compuestos por una estrella normal y una estrella colapsada) entre las estrellas de Población III, ni cómo estos afectan a la señal de 21 centímetros.
A diferencia de telescopios ópticos como el Telescopio Espacial James Webb, que capturan imágenes vívidas, 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.
"Se necesita un poco de imaginación para conectar los datos de radio con la historia de las primeras estrellas, pero las implicaciones son profundas", afirmó Fialkov.
