Captan señales de cuando el universo se volvió transparente

Unos cientos de millones de años después del Big Bang (la “explosión” con la que nació el universo), las primeras estrellas y galaxias se condensaron a partir de inmensas nubes de gas. La época exacta en la que ocurrió eso ha venido siendo objeto de mucha investigación, pero hasta ahora se han descubierto galaxias tan antiguas como de menos de 300 millones de años después del Big Bang.

Sin embargo, detectar las primeras galaxias es complicado precisamente por el gas a partir del cual se forman.

Las galaxias recién nacidas brillan mayormente con luz ultravioleta de alta energía. Pero durante los primeros 500 millones de años después del Big Bang, el gas que envolvía a las galaxias y que se encontraba entre ellas era neutro. Dado que el gas neutro es muy eficaz a la hora de absorber la luz ultravioleta, solo la luz más débil y menos energética puede atravesar esa niebla, lo que dificulta enormemente la observación de las primeras galaxias.

Las galaxias detectadas en estas primeras épocas resultan invisibles en las longitudes de onda cortas de la banda ultravioleta.

A medida que la radiación ultravioleta fue siendo emitida por las primeras fuentes de luz, dicha radiación comenzó lentamente a transformar el universo. Los átomos neutros que ocultan a las galaxias fueron ionizados por la luz ultravioleta, haciendo que el universo se volviera transparente.

Este proceso se conoce como Época de la Reionización, y sus circunstancias detalladas son objeto de intensa investigación en astronomía: ¿Cuándo comenzó, cuánto duró, cómo se desarrolló y qué fuentes fueron las responsables?

La galaxia JADES-GS-z13-1 observada a través de siete filtros diferentes que transmiten solo una parte del espectro electromagnético. Cuanto más a la izquierda, más ultravioleta es la luz. Mientras que la galaxia se ve claramente en las cuatro imágenes de longitud de onda más larga de la derecha, resulta completamente invisible en las imágenes de longitud de onda más corta de la izquierda. Conviene aclarar que los colores de las imágenes son solo adaptaciones de las longitudes de onda originales, con la única finalidad de mostrar dónde se ve la luz de la galaxia. (Imágenes: Witstok et al. (2025))

Hasta hace poco, el consenso era que la reionización no comenzó hasta que el universo tenía unos 500 millones de años, completándose otros 500 millones de años más tarde.

Pero esta noción se ve ahora cuestionada por un nuevo estudio, a cargo de un equipo integrado, entre otros, por Joris Witstok, de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, y Roberto Maiolino, del Instituto Kavli de Cosmología, dependiente de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido.

Investigando una de las galaxias más distantes, la conocida como JADES-GS-z13-1, los autores del nuevo estudio han descubierto en ella una clara señal de que la reionización comenzó mucho antes de lo que se pensaba hasta ahora.

Por lo que se sabe, la luz ultravioleta más energética de las galaxias “freía” el gas neutro circundante, creando burbujas de gas ionizado y transparente a su alrededor. Estas burbujas se extendieron por el universo poco a poco y, al cabo de unos mil millones de años, llegaron a superponerse entre ellas, finalizando así la época de la reionización. Los autores del nuevo estudio creen haber descubierto una de las primeras burbujas de este tipo.

En otras palabras, la señal espectral captada es reveladora de una burbuja ionizada, ya que de otro modo no podría haber escapado y viajado hasta nosotros.

Estas observaciones no habrían sido posibles sin la sensibilidad del telescopio espacial James Webb. Este es fruto de una colaboración internacional encabezada por la NASA, la ESA y la CSA, respectivamente las agencias espaciales estadounidense, europea y canadiense.

El estudio se titula “Witnessing the onset of reionization through Lyman-α emission at redshift 13”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: NCYT de Amazings)