El hidrógeno es un componente clave del cosmos. Ya sea reducido a su núcleo cargado o apilado en una molécula, la naturaleza de su presencia puede decirle mucho sobre las características del Universo en la mayor de las escalas.
Por eso los astrónomos están muy interesados en detectar señales de este elemento, donde sea que se encuentre.
Ahora, la firma de luz del hidrógeno atómico sin carga se ha medido más lejos de la Tierra que nunca antes, por cierto margen. El radiotelescopio gigante de ondas métricas (GMRT) de la India ha captado una señal con un tiempo de retrospectiva – el tiempo entre la emisión de la luz y su detección – de unos enormes 8.800 millones de años.
Eso nos da una visión emocionante de algunos de los primeros momentos del Universo, que actualmente se estima que tiene alrededor de 13.800 millones de años.
“Una galaxia emite diferentes tipos de señales de radio”, dice el cosmólogo Arnab Chakraborty, de la Universidad McGill en Canadá. “Hasta ahora, solo ha sido posible capturar esta señal particular de una galaxia cercana, lo que limita nuestro conocimiento a aquellas galaxias más cercanas a la Tierra”.
En este caso, la señal de radio emitida por el hidrógeno atómico es una onda de luz con una longitud de 21 centímetros. Las ondas largas no son muy energéticas, ni la luz es intensa, lo que dificulta su detección a distancia; la tiempo de búsqueda del registro anterior se situó en apenas 4.400 millones de años.
Debido a la gran distancia que recorrió antes de ser interceptada por el GMRT, la línea de emisión de 21 centímetros se había estirado al expandir el espacio a 48 centímetros, un fenómeno descrito como el corrimiento al rojo de luz.
El equipo usó lentes gravitacionales para detectar la señal, que se origina en una galaxia distante de formación estelar llamada SDSSJ0826+5630. La lente gravitacional es donde la luz se magnifica a medida que sigue el espacio curvo que rodea un objeto masivo que se encuentra entre nuestros telescopios y la fuente original, actuando efectivamente como una lente enorme.
“En este caso específico, la señal se desvía por la presencia de otro cuerpo masivo, otra galaxia, entre el objetivo y el observador”. dice el astrofísico Nirupam Roydel Instituto Indio de Ciencias.
“Esto resulta efectivamente en la ampliación de la señal por un factor de 30, lo que permite que el telescopio la capte”.
Los resultados de este estudio darán a los astrónomos la esperanza de poder realizar otras observaciones similares en un futuro próximo: las distancias y los tiempos retrospectivos que antes estaban fuera de los límites ahora están dentro de lo razonable. Si las estrellas se alinean, eso es.
El hidrógeno atómico se forma cuando el gas ionizado caliente de los alrededores de una galaxia comienza a caer sobre la galaxia, enfriándose en el camino. Eventualmente, se convierte en hidrógeno molecular y luego en estrellas.
Ser capaz de mirar hacia atrás en el tiempo puede enseñarnos más sobre cómo se formó nuestra propia galaxia en el principio, así como guiar a los astrónomos hacia una mejor comprensión de cómo se comportó el Universo cuando recién comenzaba.
Estos últimos hallazgos “abrirán nuevas y emocionantes posibilidades para investigar la evolución cósmica del gas neutro con los radiotelescopios de baja frecuencia existentes y futuros en un futuro cercano”, escriben los investigadores en su artículo publicado.
La investigación ha sido publicada en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.