Unos 400.000 años después del Big Bang, el cosmos era un lugar muy oscuro. El brillo del nacimiento explosivo del universo se había enfriado y el espacio estaba lleno de gas denso, principalmente hidrógeno, sin fuentes de luz.
Lentamente, a lo largo de cientos de millones de años, el gas fue atraído hacia grupos por la gravedad y, finalmente, los grupos crecieron lo suficiente como para encenderse. Estas fueron las primeras estrellas.
Al principio su luz no viajó muy lejos, ya que gran parte de ella fue absorbida por una niebla de gas hidrógeno. Sin embargo, a medida que se formaron más y más estrellas, produjeron suficiente luz para quemar la niebla "reionizando" el gas, creando el universo transparente salpicado de brillantes puntos de luz que vemos hoy.
Pero, ¿qué estrellas exactamente produjeron la luz que puso fin a la edad oscura y desencadenó la llamada "época de reionización"? En una investigación publicada en Nature, utilizamos un gigantesco cúmulo de galaxias como lupa para observar débiles reliquias de esta época y descubrimos que las estrellas en galaxias enanas pequeñas y débiles probablemente fueron responsables de esta transformación a escala cósmica.
La mayoría de los astrónomos ya estaban de acuerdo en que las galaxias eran la fuerza principal en la reionización del universo, pero no estaba claro cómo lo hacían. Sabemos que las estrellas de las galaxias deberían producir muchos fotones ionizantes, pero estos fotones necesitan escapar del polvo y el gas dentro de su propia galaxia para ionizar el hidrógeno en el espacio entre galaxias.
No ha quedado claro qué tipo de galaxias serían capaces de producir y emitir suficientes fotones para realizar el trabajo. (Y, de hecho, hay quienes piensan que objetos más exóticos, como grandes agujeros negros, pueden haber sido los responsables).
Hay dos bandos entre los partidarios de la teoría de las galaxias.
El primero cree que las galaxias enormes y masivas produjeron los fotones ionizantes. No había muchas de estas galaxias en el universo primitivo, pero cada una producía mucha luz. Entonces, si una cierta fracción de esa luz lograra escapar, podría haber sido suficiente para reionizar el universo.
El segundo bando cree que es mejor ignorar las galaxias gigantes y centrarnos en el enorme número de galaxias mucho más pequeñas del universo primitivo. Cada uno de ellos habría producido mucha menos luz ionizante, pero con el peso de su número, podrían haber impulsado la época de la reionización.
Una lupa de 4 millones de años luz de ancho
Intentar observar algo en el universo primitivo es muy difícil. Las galaxias masivas son raras, por lo que son difíciles de encontrar. Las galaxias más pequeñas son más comunes, pero son muy débiles, lo que dificulta (y encarece) obtener datos de alta calidad.
Queríamos echar un vistazo a algunas de las galaxias más débiles que existen, por lo que utilizamos un enorme grupo de galaxias llamado Cúmulo de Pandora como lupa. La enorme masa del cúmulo distorsiona el espacio y el tiempo, amplificando la luz de los objetos detrás de él.
Como parte del programa UNCOVER, utilizamos el telescopio espacial James Webb para observar imágenes infrarrojas ampliadas de galaxias débiles detrás del cúmulo de Pandora.
Primero observamos muchas galaxias diferentes y luego elegimos algunas particularmente distantes (y por lo tanto antiguas) para examinarlas más de cerca. (Este tipo de examen minucioso es costoso, por lo que sólo pudimos observar ocho galaxias con mayor detalle).
Seleccionamos algunas fuentes que tenían alrededor del 0,5% del brillo de nuestra Vía Láctea en ese momento y las comprobamos en busca del revelador brillo del hidrógeno ionizado. Estas galaxias son tan débiles que sólo eran visibles gracias al efecto de aumento del cúmulo de Pandora.
Nuestras observaciones confirmaron que estas pequeñas galaxias existieron en el universo primitivo. Es más, confirmamos que producían alrededor de cuatro veces más luz ionizante de lo que consideraríamos "normal". Esto está en el extremo superior de lo que habíamos predicho, según nuestra comprensión de cómo se formaron las primeras estrellas.
Debido a que estas galaxias produjeron tanta luz ionizante, sólo una pequeña fracción de ella habría necesitado escapar para reionizar el universo.
Anteriormente, habíamos pensado que alrededor del 20% de todos los fotones ionizantes tendrían que escapar de estas galaxias más pequeñas si querían ser el contribuyente dominante a la reionización. Nuestros nuevos datos sugieren que incluso un 5% sería suficiente, que es aproximadamente la fracción de fotones ionizantes que vemos escapar de las galaxias modernas.
Así que ahora podemos decir con seguridad que estas galaxias más pequeñas podrían haber desempeñado un papel muy importante en la época de la reionización. Sin embargo, nuestro estudio sólo se basó en ocho galaxias, todas cercanas a una única línea de visión. Para confirmar nuestros resultados, necesitaremos mirar diferentes partes del cielo.
Tenemos planeadas nuevas observaciones que apuntarán a otros grandes cúmulos de galaxias en otras partes del universo para encontrar galaxias aún más magnificadas y débiles para probar. Si todo va bien, tendremos algunas respuestas en unos años.
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
