Por primera vez, un grupo de científicos ha visto el amanecer cósmico con telescopios terrestres. Es decir, han observado el universo tal y como era hace más de 13 000 millones de años para entender el impacto de las primeras estrellas en la luz emitida tras el Big Bang…
El amanecer cósmico visto de una manera nueva
Nunca se había visto el amanecer cósmico con instalaciones desde la superficie de nuestro planeta. Los investigadores han utilizado los telescopios en lo alto de los Andes, en el norte de Chile. Con su ayuda, han medido la luz en el espectro de microondas para obtener una imagen más clara de una de las épocas menos entendidas de la historia del universo: el Amanecer Cósmico. Es el período en el que se formaron las primeras estrellas y galaxias del universo. El trabajo es interesante porque, como dicen los investigadores, se creía que no era posible.
Lo explica Tobias Marriage, líder del proyecto: «la gente pensaba que no era posible hacerlo desde la superficie. La astronomía es un campo limitado por la tecnología y las señales en el espectro de microondas, del Amanecer Cósmico, son muy difíciles de medir. Las observaciones terrestres se enfrentan a más dificultades que las realizadas desde el espacio. Superar estos obstáculos hace que esta medición sea un hito muy destacable». Las ondas de microondas cósmicas tienen una longitud de onda de apenas milímetros y son muy tenues.
La señal de la luz de microondas polarizada es un millón de veces más tenue. En la tierra, las ondas de radio de retransmisiones, radares y satélites pueden ahogar esa señal. Los cambios en la atmósfera, meteorología y temperatura pueden distorsionarlos. Incluso en condiciones perfectas, medir este tipo de microondas requiere de equipo extremadamente sensible. Los científicos del proyecto CLASS (por las siglas de Cosmology Large Angular Scale Surveyor) han utilizado los telescopios, del mismo nombre, para detectar las huellas de las primeras estrellas.
Una época del universo muy intrigante
Hasta el momento, solo se había conseguido con observatorios espaciales como los telescopios WMAP o Planck. Los investigadores identificaron las interferencias y se centraron en una señal común de la luz de microondas polarizada. La polarización sucede cuando las ondas de luz se encuentran con algo y se dispersan. Como explica Yunyang Li, autor principal del estudio, es un fenómeno que nos resulta familiar.
«Cuando la luz golpea el capó de tu coche y ves un destello, eso es polarización. Para ver claramente, puedes ponerte gafas polarizadas para eliminar ese destello. Usando esa señal común, podemos determinar cuánto de lo que estamos viendo son destellos cósmicos de la luz rebotando en el capó del Amanecer Cósmico, por decirlo de alguna manera«. Tras el Big Bang, el universo era una densa niebla de electrones. Tanto que la luz era incapaz de escapar. A medida que el universo se expandió y se enfrío, los protones capturaron esos electrones.
Así, formaron átomos de hidrógeno neutral y, en consecuencia, la luz de microondas podía viajar con libertad a través del espacio. Cuando se formaron las primeras estrellas, durante el amanecer cósmico, su intensa energía arrancó los electrones de los átomos de hidrógeno. El equipo midió la probabilidad de que un fotón del Big Bang se encontrase con uno de esos electrones libres, en su viaje a través de la nube de gas ionizado, y se desviase de su rumbo. Estos hallazgos permitirán definir mejor las señales procedentes del brillo residual del Big Bang.
El amanecer cósmico visto con la radiación de fondo de microondas
El brillo residual del Big Bang es más conocido como la radiación de fondo de microondas. Charles Bennet, que lideró la misión del telescopio espacial WMAP, explica que «medir esta señal de reionización de una manera más precisa es un punto importante en la investigación de la radiación de fondo de microondas. Para nosotros, el universo es como un laboratorio de física. Mejores mediciones del universo nos ayudarán a refinar nuestra comprensión de la materia oscura y los neutrinos, esas partículas abundantes pero elusivas que inundan el universo.«
Añade además que «Al analizar más datos de CLASS en el futuro, esperamos llegar a la máxima precisión que se pueda alcanzar«. El trabajo se apoya en otro estudio publicado el año pasado, que utilizó los telescopios CLASS para crear un mapa del 75% del cielo nocturno, los nuevos resultados también ayudarán a dar robustez a la estrategia del equipo. Nigel Sharp, director de programa en la Fundación Nacional de Ciencia, destaca que «no hay ningún otro experimento terrestre que pueda hacer lo que CLASS está llevando a cabo en estos momentos.«
«El equipo de CLASS ha mejorado enormemente la medición de la polarización de la señal de microondas cósmicas y este impresionante salto adelante es una prueba del valor científico producido por el apoyo a largo plazo de la Fundación Nacional de Ciencia«. El observatorio CLASS está en el Parque Astronómico Atacama, en el norte de Chile, y cuenta con el apoyo de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo del país. Veremos qué hallazgos, sobre esa intrigante época del universo, logra desvelar el equipo CLASS en sus próximos trabajos.
Estudio
El estudio es Y. Li, J. Eimer, J. Appel et al.; «A Measurement of the Largest-scale CMB E-mode Polarization with CLASS». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 11 de junio de 2025. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
Es fascinante pensar que esa primera luz, reflejada en el CMB, no solo fue el amanecer cósmico, sino también el molde del universo actual. Cada pequeña fluctuación en esa “fotografía antigua” ha dado forma a la gran estructura que vemos hoy. Gracias por el artículo, es de esos que conectan el pasado más remoto con nuestra existencia actual. Un gran trabajo, Álex.