Hoy dia, las estrellas llenan el cielo nocturno. Pero cuando el universo estaba en su infancia, no contenía estrellas en absoluto. Y un equipo internacional de científicos está más cerca que nunca de detectar, midiendo y estudiando una señal de esta era que ha estado viajando a través del cosmos desde que terminó esa era sin estrellas hace unos 13 mil millones de años.

Ese equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Washington, la Universidad de Melbourne, Universidad de Curtin y Universidad de Brown — informó el año pasado en el Diario astrofísico que había logrado una mejora de casi 10 veces los datos de emisión de radio recopilados por Murchison Widefield Array. Los miembros del equipo están actualmente rastreando los datos de este radiotelescopio en la remota Australia Occidental en busca de una señal reveladora de esta "edad oscura" mal entendida de nuestro universo.

Aprender sobre este período ayudará a abordar las principales preguntas sobre el universo actual.

"Creemos que las propiedades del universo durante esta era tuvieron un efecto importante en la formación de las primeras estrellas y pusieron en movimiento las características estructurales del universo actual, "dijo el miembro del equipo Miguel Morales, profesor de física de la Universidad de Washington. "La forma en que se distribuyó la materia en el universo durante esa era probablemente dio forma a cómo se distribuyen hoy las galaxias y los cúmulos galácticos".

Antes de esta edad oscura el universo estaba caliente y denso. Los electrones y fotones se enredaban regularmente entre sí, haciendo el universo opaco. Pero cuando el universo tenía menos de un millón de años, las interacciones electrón-fotón se volvieron raras. El universo en expansión se volvió cada vez más transparente y oscuro, comenzando su edad oscura.

La era sin estrellas duró cientos de millones de años durante los cuales el hidrógeno neutro (átomos de hidrógeno sin carga general) dominó el cosmos.

"Para esta edad oscura, por supuesto, no hay una señal basada en la luz que podamos estudiar para aprender sobre ello, ¡no había luz visible! ”, dijo Morales.“ Pero hay una señal específica que podemos buscar. Viene de todo ese hidrógeno neutro. Nunca hemos medido esta señal pero sabemos que está ahí fuera. Y es difícil de detectar porque en los 13 mil millones de años desde que se emanó esa señal, nuestro universo se ha convertido en un lugar muy ajetreado, lleno de otra actividad de las estrellas, galaxias e incluso nuestra tecnología que ahoga la señal del hidrógeno neutro ".

La señal de 13 mil millones de años que buscan Morales y su equipo es una emisión de radio electromagnética que emanó el hidrógeno neutro a una longitud de onda de 21 centímetros. El universo se ha expandido desde ese momento, alargando la señal hasta casi 2 metros.

Esa señal debería contener información sobre la edad oscura y los eventos que la terminaron, Morales dijo.

Cuando el universo tenía solo mil millones de años, Los átomos de hidrógeno comenzaron a agregarse y formar las primeras estrellas, poniendo fin a la edad de las tinieblas. La luz de esas primeras estrellas dio inicio a una nueva era, la Época de la Reionización, en la que la energía de esas estrellas convirtió gran parte del hidrógeno neutro en un plasma ionizado. Ese plasma domina el espacio interestelar hasta el día de hoy.

"La época de la reionización y la edad oscura que la precede son períodos críticos para comprender las características de nuestro universo, como por qué tenemos algunas regiones llenas de galaxias y otras relativamente vacías, la distribución de la materia y potencialmente incluso la materia oscura y la energía oscura, "dijo Morales.

La matriz de Murchison es la herramienta principal del equipo. Este radiotelescopio consta de 4, 096 antenas dipolo, que puede captar señales de baja frecuencia como la firma electromagnética del hidrógeno neutro.

Pero ese tipo de señales de baja frecuencia son difíciles de detectar debido al "ruido" electromagnético de otras fuentes que rebotan alrededor del cosmos. incluyendo galaxias, estrellas y actividad humana. Morales y sus colegas han desarrollado métodos cada vez más sofisticados para filtrar este ruido y acercarlos a esa señal. En 2019, los investigadores anunciaron que habían filtrado la interferencia electromagnética, incluso de nuestras propias transmisiones de radio, de más de 21 horas de datos de Murchison Array.

Avanzando el equipo tiene alrededor de 3, 000 horas de datos de emisión adicionales recopilados por el radiotelescopio. Los investigadores están tratando de filtrar la interferencia y acercarse aún más a esa elusiva señal del hidrógeno neutro y la edad oscura que puede iluminar.