Más cerca de entender cómo se encendió la primera luz del Universo

En un primer momento se encontraron trazas de hidrógeno, el material básico con el que se construyeron las primeras galaxias. Pero los investigadores quisieron también saber si había algo más. Gracias al potente telescopio ALMA, situado en Chile, los científicos encontraron evidencias de la presencia de oxígeno , un elemento que nunca se había descubierto tan lejos y que podría servir para explicar un fenómeno conocido como «reionización cósmica». El hallazgo ha sido publicado este jueves en Science .

«Ver elementos pesados en el Universo temprano es esencial para saber cómo se formaron estrellas en ese periodo», ha dicho Akio Inoute , investigador en la Universidad Osaka Sangyo, Japón, y principal autor del estudio. Y no solo eso: «Estudiar elementos pesados nos da también una pista para entender cómo se formaron las galaxias y qué causó la reionización cósmica», ha añadido.

¿En qué consiste ese fenómeno? Hoy en día el Universo es rico en una gran variedad de elementos y está repleto de estrellas y galaxias. Pero no siempre fue así. Cientos de millones de años después del Big Bang, el Universo era un lugar muy oscuro en el que no había estrellas ni galaxias. Fue la «reionización cósmica» la que lo cambió todo .

Antes de eso, el Universo estaba sumido en un periodo conocido como «Edad oscura». Por entonces, centenares de millones de años después del Big Bang, la materia estaba más apelmazada y caliente que hoy en día, y estaba compuesta por protones, neutrones y electrones. Con el tiempo esta «sopa» se fue enfriando , de modo que los protones y los neutrones comenzaron a combinarse para generar hidrógeno y helio ionizados, los elementos más básicos y sencillos de toda la tabla periódica. A medida que estos elementos fueron atrayendo los electrones, el espacio dejó de ser opaco para la luz y se volvió transparente. Y así, ¡se hizo la luz!

Todo esta etapa de la «reionización cósmica» es el periodo más antiguo en la vida del Universo al que se puede acceder a través de telescopios , puesto que antes de eso no había luz (al menos si las teorías no se equivocan). Por suerte, muchos científicos consideran que es posible ver cosas aún más antiguas recurriendo a las ondas gravitacionales .

Sea como sea, parece que fue cientos de millones de años después de esta reionización cósmica, cuando las condiciones permitieron que se formaran las primeras fuentes de luz: las estrellas, unas inmensas centrales nucleares capaces de fundir hidrógeno y helio y producir átomos más pesados. La «Edad oscura» del Universo tocaba a su fin .

A pesar de la importancia de este fenómeno, que cambió por completo la naturaleza del Universo, lo cierto es que no se sabe mucho acerca de cómo o por qué ocurrió. Por fortuna, el telescopio ALMA permitió obtener algunas pistas.

Todo comenzó en junio de 2015, cuando se logró detectar la luz procedente del oxígeno ionizado en SXDF-NB1006-2. Con este vistazo a un momento antiquísimo del Universo, los investigadores se llevaron varias sorpresas. « Algo extraño podría estar ocurriendo en esa galaxia », dijo Inoue.

¿Cuál es el motivo de su sorpresa? Básicamente, haber encontrado una cantidad total de elementos pesados de solo el 10 por ciento de la que hay en el Universo actual, y, además, una cantidad muy pequeña de polvo interestelar. Por último, tampoco se encontraron lecturas de carbono, un elemento que es clave para justificar la posibilidad de que una estrella pueda estar implicada en la «reionización cósmica».

Que no haya carbono ni polvo indica que las estrellas gigantes que hay en la región, una docena de veces más pesadas que el sol y que producen una intensa luz ultravioleta, podrían haber sido capaces de tener un papel protagonista en la reionización. El motivo es que tanto el polvo como el carbono pueden frenar la luz. Por eso, tanto estas estrellas como esta galaxia podrían ser los protagonistas típicos de una historia que fue la que permitió que el Universo fuera dejando atrás la «Edad oscura».

«Este es el primer paso para entender qué tipo de objetos causaron el fenómeno de la"reionización cósmica" », ha explicado Yoichi Tamura, investigador de la Universidad de Tokio. «Nuestras próximas observaciones con ALMA ya han comenzado. Si conseguimos observaciones de mayor resolución podremos ver la distribución y el movimiento del oxígeno en la galaxia y conseguir información crucial para entender sus propiedades».

Explorar ese rincón tan lejano del Universo no ha sido sencillo: no ha bastado con apuntar el telescopio en la dirección correcta; ha hecho falta hacer complejas simulaciones de ordenador para tratar de predecir el brillo de esas regiones tan remotas en el tiempo y en el espacio.

En este caso, cuanto más lejos se mira más atrás en el tiempo se llega. Aparte de satisfacer la gran curiosidad de entender cómo se formó y cómo se originó el Universo, gracias a trabajos como este también se puede entender cómo se formó la materia, y qué secretos esconde aún en su interior.