El hidrógeno es un elemento clave del cosmos. Ya sea reducido a su núcleo cargado o apilado en una molécula, la naturaleza de su presencia puede decirle mucho sobre las características del Universo en la mayor de las escalas. Por este motivo, los astrónomos están muy interesados en detectar señales de este elemento allá donde se encuentre.
Ahora, la firma de luz del hidrógeno atómico sin carga se ha medido más lejos de la Tierra que nunca antes, por cierto margen. El radiotelescopio gigante VHF (GMRT) de la India ha captado una señal con un tiempo retrospectivo – el tiempo entre la emisión de la luz y su detección – la friolera de 8.800 millones de años.
Esto nos brinda una visión emocionante de algunos de los primeros momentos del Universo, que actualmente se estima que tiene alrededor de 13.800 millones de años.
«Una galaxia emite diferentes tipos de señales de radio», dice el cosmólogo Arnab Chakraborty, de la Universidad McGill en Canadá. «Hasta ahora, solo ha sido posible capturar esta señal particular de una galaxia cercana, lo que limita nuestro conocimiento a las galaxias más cercanas a la Tierra».
En este caso, la señal de radio emitida por el hidrógeno atómico es una onda de luz con una longitud de 21 centímetros. Las ondas largas no son muy energéticas y la luz no es intensa, lo que dificulta su detección a distancia; el tiempo de recuperación del registro anterior tenía solo 4.400 millones de años.
Debido a la gran distancia recorrida antes de ser interceptada por el GMRT, la línea de transmisión de 21 centímetros había sido estirada, ampliando la brecha a 48 centímetros, fenómeno descrito como el corrimiento al rojo ligero.
El equipo usó lentes gravitacionales para detectar la señal, que proviene de una galaxia distante en formación de estrellas llamada SDSSJ0826+5630. La lente gravitatoria es donde la luz se magnifica a medida que sigue el espacio curvo que rodea un objeto masivo que se encuentra entre nuestros telescopios y la fuente de origen, actuando efectivamente como una lente enorme.
“En este caso concreto, la señal está distorsionada por la presencia de otro cuerpo masivo, otra galaxia, entre el objetivo y el observador”, dice el astrofísico Nirupam Roy del Instituto Indio de Ciencias.
«Esto da como resultado una ampliación de la señal por un factor de 30, lo que permite que el telescopio la capte».
Los resultados de este estudio darán a los astrónomos la esperanza de poder realizar otras observaciones similares en un futuro cercano: las distancias y los tiempos de retrospección que antes estaban fuera de los límites ahora son bastante razonables. Si las estrellas se alinean, eso es.
El hidrógeno atómico se forma cuando el gas ionizado caliente de los alrededores de una galaxia comienza a caer sobre la galaxia, enfriándose en el camino. Eventualmente, se convierte en hidrógeno molecular y luego en estrellas.
Ser capaz de mirar tan atrás en el tiempo puede enseñarnos más sobre la formación de nuestra propia galaxia primitiva, así como llevar a los astrónomos a una mejor comprensión de cómo se comportó el Universo en sus primeros días.
Estos últimos hallazgos “abrirán nuevas y emocionantes posibilidades para investigar la evolución cósmica del gas neutro” con radiotelescopios de baja frecuencia existentes y futuros en un futuro próximo, escriben los investigadores en su artículo publicado.
