Científico israelí ayuda a descubrir las primeras estrellas del universo – estudio de Cambridge

Astrofísicos lograron por primera vez caracterizar estadísticamente las primeras galaxias del universo.

Por Judy Siegel-Itzkovich


La primera imagen a todo color del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, un aparato revolucionario diseñado para mirar a través del cosmos hasta el amanecer del universo, muestra el cúmulo de galaxias SMACS 0723, conocido como el Primer Campo Profundo de Webb, en un compuesto hecho de imágenes en diferentes longitudes de onda. (Foto: NASA/FOLLETO VÍA REUTERS)

 Solo 200 millones de años después de que el Big Bang creara el universo, las primeras galaxias eran relativamente pequeñas y tenues – más débiles que las galaxias actuales – y probablemente procesaron solo el 5% o menos de su gas en estrellas. Estas primeras galaxias tampoco emitieron ondas de radio a una intensidad mucho mayor que la de las galaxias modernas.

Este descubrimiento revolucionario fue realizado por un equipo internacional encabezado por la Dra. Anastasia Fialkov de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, e incluyó al Prof. Rennan Barkana de la Escuela Sackler de Física y Astronomía de la Universidad de Tel Aviv (TAU). Fialkov fue un ex alumno de Barkana en la TAU.

El equipo de astrofísicos logró por primera vez caracterizar estadísticamente las primeras galaxias del universo. Los resultados de este innovador estudio acaban de ser publicados en la prestigiosa revista Nature Astronomy bajo el título “Restricciones astrofísicas de la no detección de SARAS 3 de la señal de 21 cm promediada en el cielo del amanecer cósmico”.

“Este es un campo muy nuevo y el primer estudio de su tipo”, dijo Barkana. “Estamos tratando de comprender la época de las primeras estrellas del universo, conocida como el ‘amanecer cósmico’, unos 200 millones de años después del Big Bang. El telescopio espacial James Webb, por ejemplo, realmente no puede ver estas estrellas. Es posible que solo detecte unas pocas galaxias particularmente brillantes de un período algo posterior. Nuestro objetivo es sondear toda la población de las primeras estrellas”.

 El Big Bang hasta hoy


Prof. Rennan Barkana (Foto: UNIVERSIDAD DE TEL AVIV)       

De acuerdo con la imagen estándar, antes de que las estrellas comenzaran a fusionar elementos más pesados ​​dentro de sus núcleos, nuestro universo no era más que una nube de átomos de hidrógeno del Big Bang, aparte de algo de helio y mucha materia oscura. Hoy en día, el universo también está lleno de hidrógeno, pero en el universo moderno, está mayormente ionizado debido a la radiación de las estrellas.

“Los átomos de hidrógeno emiten luz naturalmente a una longitud de onda de 21 cm, que cae dentro del espectro de las ondas de radio”, agregó Barkana. “Dado que la radiación estelar afecta la luz emitida por los átomos de hidrógeno, usamos el hidrógeno como detector en nuestra búsqueda de las primeras estrellas. Si podemos detectar el efecto de las estrellas sobre el hidrógeno, sabremos cuándo nacieron y en qué tipo de galaxias. Fui uno de los primeros teóricos en desarrollar este concepto hace 20 años, y ahora los observadores pueden implementarlo en experimentos reales. Actualmente, equipos de experimentadores de todo el mundo están intentando descubrir la señal de 21 cm. de hidrógeno en el universo primitivo”.

Uno de estos equipos es EDGES (Experimento para detectar la firma global de EoR por sus siglas en inglés), que utiliza una antena de radio bastante pequeña que mide la intensidad promedio en todo el cielo de las ondas de radio que llegan de diferentes períodos del amanecer cósmico. En 2018, el equipo de EDGES anunció que había encontrado la señal de 21 centímetros del hidrógeno antiguo.

“Sin embargo, hubo un problema con sus hallazgos”, recordó Barkana. “No podíamos estar seguros de que la señal medida realmente proviniera del hidrógeno en el universo primitivo. Podría haber sido una señal falsa producida por la conductividad eléctrica del suelo debajo de la antena. Por lo tanto, todos esperábamos una medición independiente que confirmara o refutara estos resultados. El año pasado, astrónomos de la India llevaron a cabo un experimento llamado «Medición de antena en forma del espectro de radio de fondo» [SARAS por sus siglas en inglés], en el que se hizo que la antena flotara en un lago – una superficie uniforme de agua que no podía imitar la señal deseada. Según los resultados del nuevo experimento, había un 95 % de probabilidad de que EDGES no detectara una señal real del universo primitivo”.

SARAS encontró un límite superior para la señal genuina, continuó, “lo que implica que la señal del hidrógeno temprano probablemente sea significativamente más débil que la medida por EDGES. Modelamos el resultado de SARAS y estudiamos las implicaciones para las primeras galaxias, es decir, cuáles eran sus propiedades dado el límite superior determinado por SARAS. Ahora podemos decir por primera vez que las galaxias de ciertos tipos no podrían haber existido en esa época temprana.

“Las galaxias modernas, como nuestra propia Vía Láctea, emiten grandes cantidades de ondas de radio”, concluyó Barkana. “En nuestro estudio, colocamos un límite superior en la tasa de formación de estrellas en las galaxias antiguas y en su emisión de radio general. Y esto es solo el comienzo. Cada año, los experimentos se vuelven más confiables y precisos y, en consecuencia, esperamos encontrar límites superiores más fuertes, lo que nos brinda restricciones aún mejores al amanecer cósmico. Esperamos que en un futuro cercano no solo tengamos límites, sino también una medición precisa y confiable de la señal en sí”.

 

Traducción: Consulado General H. de Israel en Guayaquil
Fuente: The Jerusalem Post
https://www.jpost.com/science/article-724049