Un equipo de investigadores concluye que la luz del 'amanecer cósmico' está aún por descubrir
En marzo de 2018, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), anunció en dos artículos en 'Nature' ( aquí y aquí) la detección de la primera luz del Universo. O dicho de otro modo, una señal que los científicos interpretaron como la luz de las primeras estrellas en formarse, un 'amanecer cósmico' que sacaba al Universo entero de la oscuridad que reinaba en él desde el Big Bang.
Pero según un nuevo estudio, recién publicado en 'Nature Astronomy' por investigadores del Instituto Raman, en India, aquella señal no fue realmente la primera luz del Universo. En realidad, es posible que no fuera luz en absoluto, y que ni siquiera se originara en el espacio, sino en el propio instrumento con el que se captó.
A pesar de ello, y lejos de ser una decepción, el hallazgo supone una excelente noticia para físicos y astrónomos, ya que aquella señal descrita en 2018 tenía una serie de características inesperadas que resultaban muy difíciles de explicar con la física actual. Es decir, que se necesitaba una 'nueva Física' para entenderla completamente. Y ahora, a la luz de los nuevos datos, eso ya no será necesario.
«Reportamos una medición de radiómetro del espectro del cielo de radio en la banda de 55–85 MHz -escriben los investigadores en su estudio-, que muestra que el perfil encontrado por Bowman et al. en los datos tomados con el instrumento de banda baja Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature (EDGES) no es de origen astrofísico; su mejor perfil se rechaza con un 95,3 por ciento de certeza. Nuestra 'no detección' confirma las preocupaciones anteriores y sugiere que el perfil encontrado por Bowman et al. no es evidencia de nueva astrofísica o cosmología no estándar».
El amanecer cósmico
El 'amanecer cósmico' o 'época de la reionización' es un periodo de la historia del Universo largamente perseguido por los científicos y abarca, según las diferentes interpretaciones, un lapso de tiempo que va desde los 50 millones a los 1.000 millones de años después del Big Bang. Antes de que se formaran las primeras estrellas, en efecto, nuestro Universo estaba formado por una especie de densa y turbia nube de gas ionizado muy caliente, de modo que la luz no podía viajar a través de él.
Pero unos 380.000 años después del Big Bang, el Universo se enfrió lo suficiente para que la niebla original comenzara a disiparse. Protones y neutrones pudieron entonces empezar a combinarse en átomos de hidrógeno neutros, de modo que el Universo se hizo 'transparente' y los fotones (las partículas de las que se compone la luz) lograron por fin empezar a viajar libremente por el espacio. Más tarde, unos 150 millones de años después, nacieron las primeras estrellas y galaxias, y su luz ultravioleta reionizó gradualmente el omnipresente hidrógeno neutro, permitiendo así que todo el espectro de radiación electromagnética fluyera libremente.
El proceso fue largo, pero unos 1.000 millones de años después del Big Bang el Universo estaba completamente reionizado. Y es solo a partir de ahí cuando nuestros telescopios son capaces de ver algo, de modo que el proceso de reionización en sí es difícil de entender por completo. Por eso detectar la luz del amanecer cósmico era algo tan importante. Algo que cambiaría por completo las cosas. Y por eso el anuncio de 2018 tuvo una repercusión tan grande.
Una señal con trampa
En aquel momento, en efecto, los científicos del experimento EDGES buscaban afanosamente esa señal en frecuencias de radio muy bajas, y estaban convencidos de haberla encontrado, aunque lo que hallaron no era en absoluto lo que esperaban. De hecho, la amplitud de la señal era casi el doble de lo predicho, y eso indicaba que el hidrógeno que la señal atravesaba estaba mucho más frío de lo esperado. ¿Y qué podía ser lo que enfrió el hidrógeno en aquella etapa tan temprana de la historia del Universo? La única respuesta posible era la materia oscura, pero para eso las propiedades de la materia oscura también habrían tenido que ser muy distintas de lo que indican las teorías actuales. En otras palabras, como en una hilera de fichas de dominó que se derrumba, aquella supuesta detección de la primera luz del Universo amenazaba con hacer caer, una tras otra, algunas de las principales predicciones de la física sobre los primeros tiempos del Universo. Para entender bien lo que sucedió había que desarrollar una nueva física.
Eso llevó a muchos investigadores a tratar de validar la señal de 2018. En ciencia, cualquier hallazgo extraordinario, en especial si ese hallazgo obliga a desarrollar ciencia nueva, debe ser comprobado una y mil veces antes de ser dado por bueno. Y fue por eso que los científicos del Instituto Raman, con Saurabh Singh a la cabeza, decidieron en 2020 utilizar el radiómetro Shaped Antenna Measurement of the Background Radio Spectrum 3 (SARAS 3) para ver si podían validar la señal. Pero tras pasar más de un año procesando y analizando los datos recogidos, no fueron capaces de encontrar señal alguna.
«Además -escriben los científicos-, el análisis de correlación muestra que la distorsión presente en el espectro hecha con el instrumento de banda baja EDGES, que se utilizó para derivar el perfil de mejor ajuste y definir los límites en el espacio de parámetros para el perfil, no está presente en el espectro del cielo de SARAS 3. Estos hechos sugieren que la importante distorsión espectral presente en el espectro del cielo realizada con el instrumento de banda baja EDGES es un error sistemático asociado con el instrumento».
En otras palabras, lo que se detectó en 2018 fue un error producido por la propia antena EDGES, y no una señal procedente de los confines del espacio tiempo. Por supuesto, también los datos de este nuevo estudio deben ser comprobados antes de dar por definitivamente muerta la detección de hace tres años. Y para eso hacen falta más observaciones con más instrumentos.
«Concluimos -escriben Singh y su equipo- que las observaciones continuas con sensores desplegados en dichos entornos, como el monocono SARAS 3 en grandes masas de agua en lugares remotos de la Tierra o una misión espacial en órbita en el lado opuesto de la Luna, proporcionarán datos libres de sistemática y que conducirán al descubrimiento de la verdadera señal desplazada hacia el rojo de 21 centímetros del amanecer cósmico».
Por lo menos, ahora ya no será necesario escribir una nueva física para explicar una señal que, a la luz de este trabajo, parece no serlo en absoluto. Mientras, la verdadera señal del amanecer cósmico, la primera luz del Universo, sigue esperando a que alguien la descubra.
