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Un telescopio indio, el Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT), acaba de batir todo un récord de distancia detectando una señal de radio de hace 8.800 millones de años. Lo que han “visto” en esta señal: hidrógeno. Se trata de la detección directa de este elemento más alejada en el espacio y en el tiempo realizada por ningún telescopio.
Doblar el récord anterior.
Las galaxias son objetos brillantes que emiten su energía en multitud de frecuencias en el espectro electromagnético. Pero no todas ellas son fáciles de detectar. Un motivo es que las frecuencias más bajas (las ondas más largas) portan menos energía.
Hasta ahora la detección de este tipo de frecuencias era solo posible a distancias relativamente cortas, puesto que al problema de la baja energía con la que parten estas ondas hay que añadir el factor de la expansión del universo. Ésta expansión no aleja simplemente los elementos del universo unos de otros sino que agranda el tejido mismo de éste, y con ello estira las ondas electromagnéticas. Es el fenómeno conocido como redshift o corrimiento al rojo.
A 8.800 millones de años luz esto implica que la onda se multiplicó por un factor aproximado de 2,3, o lo que es lo mismo, un redshift de z ∼ 1,3. El récord anterior se situaba en el hallazgo de luz emitida hace 4.400 millones de años (un redshift de z ∼ 0,376).
21 centímetros.
¿Cuánto se había extendido esta onda en su longitud? Había pasado de 21 centímetros a 48. Pero el dato importante es el primero, 21 centímetros, una distancia clave en nuestro universo. Esta longitud de onda, correspondiente a los 1420 MHz en el espectro electromagnético se produce por un cambio concreto en el estado del hidrógeno.
Cuando un protón y un electrón se juntan para crear un átomo de hidrógeno sus espines pueden coincidir o no en el nuevo átomo creado. Un 50% de los átomos de hidrógeno nacen en cada estado, pero se da la circunstancia de que el estado de coincidencia en los espines crea una versión más energética del hidrógeno.
Los átomos de hidrógeno más energéticos pueden decaer al estado menos energético (aunque no al revés) si bien es un cambio extremadamente raro que tarda una media de 10 millones de años en suceder. Cuando este salto sucede el átomo libera un fotón. Uno muy particular, puesto que su longitud de onda es precisamente 21 centímetros. Es este cambio en átomos de hidrógeno lo que el equipo acaba de detectar en una galaxia situada a miles de millones de años luz de nosotros.
Imagen de la señal captada por el telescopio GMRT. Chakraborty & Roy/NCRA-TIFR/GMRT.
Formando estrellas.
El hidrógeno es, por su simplicidad, un elemento ubicuo en el universo. Sin embargo (o quizás por ello) se trata de un elemento que nos puede decir mucho sobre su entorno. El hidrógeno comienza a formarse, en las inmediaciones de las galaxias. Se trata en origen de un gas atómico, caliente e ionizado, que poco a poco se va enfriando y pasa a unirse en moléculas, para después ir formando cúmulos que acaban dando pie a la formación de estrellas.
Lente gravitacional.
El hallazgo ha sido publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En la pieza, el equipo de astrónomos da cuenta de cómo han podido realizar el descubrimiento. La pieza clave en éste ha sido una galaxia a medio camino, con el carismático nombre de SDSSJ0826+5630.
“En este caso específico, la señal es curvada por la presencia de otro cuerpo masivo, otra galaxia, entre el objetivo y el observador” explicaba en una nota de prensa uno de los autores del estudio, Nirupam Roy. “Esto efectivamente resulta en la magnificación de la señal por un factor de 30, permitiendo que el telescopio la recoja.”
Un año de récords.
Lo que creíamos saber sobre el universo primitivo cambia a pasos agigantados. En sus primeros meses de actividad el telescopio espacial James Webb observó un importante número de galaxias muy brillantes y complejas cuya presencia y cantidad desconcertó a los astrónomos.
El trabajo del Webb y del GMRT muestran un futuro brillante para los telescopios, herramientas cada vez más sensibles y más capaces de mirar no solo lo que ocurre a nuestro alrededor sino también más allá en la distancia y en el tiempo.
Gracias a ello tenemos una idea cada vez mejor de cómo se formaron estrellas y galaxias, pero los nuevos telescopios también nos pueden ayudar a encontrar aspectos interesantes del universo más cercano, acercándonos a cómo se pudieron dar las condiciones para la aparición de la vida, tanto en nuestro planeta como en otros. En cualquiera de los casos tener la vista puesta en el cielo nos traerá sin duda una mejor imagen de lo que podemos encontrarnos más allá de nuestro propio planeta.
Imagen | McGill University
