Durante décadas, los astrónomos han intentado escuchar los ecos más antiguos del universo: señales débiles que provienen de una época anterior incluso a las primeras estrellas. Ahora, gracias a un análisis meticuloso de casi una década de datos recogidos por uno de los radiotelescopios más sensibles del mundo, científicos han dado un paso más hacia la detección de la famosa línea de hidrógeno de 21 centímetros. Lo que han encontrado, sin embargo, no es lo que esperaban.
El estudio, publicado recientemente en The Astrophysical Journal por un equipo liderado por Cathryn M. Trott y Ridhima Nunhokee, revela que el universo, unos 800 millones de años después del Big Bang, ya mostraba signos de calentamiento. En lugar de encontrar un cosmos oscuro y helado, como muchos modelos teóricos predecían, los investigadores han detectado indicios de que vastas nubes de hidrógeno interestelar ya estaban siendo lentamente calentadas por fuentes invisibles.
Este hallazgo no solo desafía las teorías tradicionales sobre la llamada Época de Reionización, ese periodo en el que las primeras estrellas y galaxias comenzaron a iluminar el universo, sino que además podría reescribir parte de nuestra comprensión sobre cómo se formaron las estructuras cósmicas más antiguas.
Un universo que susurra en radiofrecuencia
La clave de esta investigación está en una señal extremadamente débil: la transición de espín del hidrógeno neutro, que emite radiación en una longitud de onda de 21 centímetros. Esta línea, considerada una de las huellas más valiosas para estudiar el universo temprano, actúa como una especie de termómetro cósmico. Su intensidad y forma ofrecen pistas sobre la temperatura y el estado del gas entre galaxias en un momento en que el universo apenas comenzaba a despertar.
Sin embargo, captar esta señal es una hazaña técnica colosal. Está sepultada bajo un ruido de radio mil veces más fuerte, provocado por nuestra propia galaxia, otras fuentes cósmicas e incluso la atmósfera terrestre. Es como intentar escuchar el roce de una pluma cayendo en medio de un concierto de rock.
Para superar esta dificultad, el equipo utilizó datos del Murchison Widefield Array (MWA), un radiotelescopio situado en el desierto occidental de Australia, lejos de cualquier interferencia humana. Pero más allá del instrumental, la clave del éxito fue un nuevo enfoque estadístico: en lugar de buscar la señal directamente, aislaron las partes del ruido que no se comportaban de forma aleatoria —es decir, no gaussianas— y se concentraron en extraer únicamente las componentes gaussianas del espectro, donde se espera que resida el débil eco del hidrógeno primitivo.
Este innovador método, una evolución de trabajos anteriores, permitió obtener los límites más precisos hasta ahora sobre la intensidad de la línea de 21 cm entre los redshifts z = 6.5 y z = 7.0, justo en el umbral de la Época de Reionización.
¿Un cosmos menos frío de lo que creíamos?
Los resultados no mostraron una detección directa de la señal, pero sí algo igual de revelador: la ausencia de un patrón específico que indicaría un universo extremadamente frío antes del encendido de las primeras estrellas. En otras palabras, el estudio descarta el escenario del «inicio helado» de la reionización.
Esto implica que, incluso antes de que las primeras galaxias comenzaran a brillar intensamente, algo ya estaba calentando el gas intergaláctico. Las principales candidatas son las primeras estrellas masivas y los agujeros negros primigenios, que habrían emitido radiación de alta energía —como rayos X— suficiente para alterar el estado térmico del hidrógeno que flotaba entre las protoestructuras galácticas.
Ese calentamiento, aunque sutil, podría haber tenido consecuencias decisivas para la evolución cósmica posterior. Por ejemplo, afectaría la formación de nuevas estrellas, la velocidad a la que las galaxias crecieron y el tipo de estructuras que dominaron el universo temprano.
Más allá del límite: el futuro con el SKA
Este estudio, aunque centrado en el MWA, tiene una mirada puesta en el futuro: el Square Kilometre Array (SKA), un ambicioso radiotelescopio actualmente en construcción entre Australia y Sudáfrica. Se espera que el SKA tenga la sensibilidad necesaria para detectar directamente la línea de 21 cm, gracias a una resolución y un alcance sin precedentes.
El trabajo de Trott, Nunhokee y su equipo no solo establece los cimientos técnicos y metodológicos para ese futuro salto, sino que también ajusta las expectativas: ahora sabemos que la señal que buscamos será aún más tenue y más cálida de lo que se suponía. Pero también que, con las herramientas adecuadas, está al alcance de nuestra tecnología.
Este hallazgo no es una respuesta definitiva, pero sí una pieza crucial en un rompecabezas que ha desconcertado a la cosmología durante décadas. Comprender cómo y cuándo el universo pasó de un mar de átomos oscuros a un cosmos lleno de estrellas es una de las grandes metas de la astronomía moderna.
Hasta hace poco, este periodo estaba cubierto por un velo infranqueable. Pero cada nuevo límite, cada mejora en la detección, cada técnica innovadora como la usada en este trabajo, va despejando la niebla y revelando un universo más complejo, dinámico y sorprendente de lo que imaginábamos.
