Una señal importante de ‘Las primeras estrellas’ puede no haber venido del espacio en absoluto

Una señal interpretada como la primera luz que ilumina el Universo puede no ser de los confines del Universo después de todo, según ha descubierto un nuevo estudio. De hecho, puede que ni siquiera sea del espacio.

Sin embargo, lejos de ser un problema, este nuevo hallazgo puede simplemente corregir el Universo. La señal, descrita en dos artículos de 2018, tenía algunas características inesperadas que eran difíciles de explicar con la astrofísica actual.

Si la señal no fuera la luz de las primeras estrellas que brillaban en la oscuridad temprana, conocida como “amanecer cósmico”no necesitamos idear nueva astrofísica para explicarlo.

“Reportamos una medición de radiómetro del espectro del cielo de radio en la banda de 55–85 MHz, 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 perfil de mejor ajuste es rechazado con un 95,3 por ciento de confianza”, escribe un equipo de astrónomos

dirigido por Saurabh Singh del Instituto de Investigación Raman en India.

“Nuestra no detección confirma 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 es un período importante y largamente buscado en la historia de nuestro Universo. Cubre un período desde alrededor de 50 millones hasta alrededor de mil millones de años después del Big Bang. Nuestro Universo no siempre se veía como lo hace hoy; antes de que aparecieran las estrellas, estaba lleno de una niebla caliente y turbia de gas ionizado. La luz no pudo viajar libremente a través de esta niebla; simplemente dispersó electrones libres.

Una vez que el Universo se enfrió lo suficiente, los protones y los electrones comenzaron a recombinarse en átomos de hidrógeno neutros. Esto significó que la luz finalmente podría viajar a través del espacio. Cuando comenzaron a formarse las primeras estrellas y galaxias, alrededor de 150 millones de años después del Big Bang, su luz ultravioleta reionizó gradualmente el hidrógeno neutro omnipresente en todo el Universo, permitiendo que todo el espectro de radiación electromagnética fluyera libremente.

Alrededor de mil millones de años después del Big Bang, el Universo estaba completamente reionizado; Sin embargo, antes de esta marca de mil millones de años, no podemos ver realmente con nuestros experimentos actuales, lo que hace que el proceso de reionización sea difícil de entender. Si pudiéramos detectar la luz del amanecer cósmico, sería un cambio de juego absoluto.

El experimento EDGES buscaba esta señal en frecuencias de radio bajas y dio en el blanco, pero la señal recibida no era la que esperaban los astrónomos. En cambio, la amplitud era casi el doble de lo que se había predicho, lo que sugiere que el gas de hidrógeno que había atravesado la luz era más frío de lo que pensábamos que podría ser.

Lo único que podría haber enfriado el gas hasta ese grado durante esta etapa de la vida del Universo, concluyó el equipo de investigación, fue la materia oscura; a su vez, las propiedades de esa materia oscura podrían ser muy diferentes de nuestras predicciones.

Cualquier hallazgo extraordinario, especialmente uno que pueda requerir nuevos conocimientos científicos, justifica absolutamente una mayor investigación, por lo que Singh y sus colegas utilizaron el radiómetro Shaped Antenna Measurement of the Background Radio Spectrum 3 (SARAS 3) para ver si podían validar la señal.

A principios de 2020, hicieron flotar SARAS 3 en medio de lagos remotos en el sur de la India y sondearon el cielo en busca de la señal detectada por EDGES.

Una vez que se obtuvieron, procesaron y analizaron los datos, el equipo de Singh descubrió que no se podía encontrar ninguna señal. Su instrumento tampoco reprodujo la distorsión del espectro de radio visto en los datos de EDGES.

“El perfil encontrado por Bowman et al. no se detecta en el análisis MCMC del espectro del cielo realizado con el instrumento SARAS 3”, escribieron en su papel.

“Además, el análisis de correlación muestra que la distorsión presente en el espectro creado 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 SARAS 3. Estos hechos sugieren que la importante distorsión espectral presente en el espectro del cielo hecha con el instrumento de banda baja EDGES es un error sistemático asociado con el instrumento”.

En otras palabras, la señal, sugieren Singh y su equipo, fue un error producido por la antena EDGES, no una señal que emanara de las profundidades del espacio-tiempo. La sensibilidad de los datos de SARAS 3, agregaron, descartó un origen cosmológico para la señal. Ay.

Generalmente, cuando se descubre algo extraordinariamente extraño, la evidencia en sí misma también debe ser extraordinaria. Sin embargo, para estar muy seguros de si la señal existe y de qué se trata, se deben realizar más observaciones con diferentes instrumentos.

“Concluimos,” Singh y su equipo escribieron“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, proporcionarían datos libres de sistemática y conducirían al descubrimiento de la verdadera señal desplazada hacia el rojo de 21 centímetros del amanecer cósmico”.

Los resultados han sido publicados en Naturaleza Astronomía.

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