Los recientes avances en astronomía radio podrían pronto iluminar las edades oscuras del universo, un período antes de que surgieran las primeras estrellas y galaxias. Los telescopios tradicionales luchan por observar esta época esquiva, pero los innovadores arreglos de telescopios de radio están listos para revelar información crítica.
Los científicos han confiado durante mucho tiempo en la teoría de la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica para entender fenómenos cósmicos, pero misterios como la materia oscura y la energía oscura siguen siendo en gran medida no resueltos. El fondo cósmico de microondas (CMB), el resplandor residual del Big Bang, ha proporcionado una base para comprender la evolución del universo durante 13.8 mil millones de años.
Las edades oscuras cósmicas, que duraron aproximadamente 380,000 años después del Big Bang hasta la aparición de las primeras estrellas, se caracterizan por la falta de luz. Los modelos teóricos sugieren que las primeras estrellas se formaron entre 100 millones y 400 millones de años después del Big Bang, poniendo fin a este período oscuro.
Nuevos observatorios, incluido el Telescopio Espacial James Webb (JWST), han comenzado a mirar en este joven universo, revelando galaxias de una época en la que el universo tenía solo 330 millones de años. Sin embargo, el JWST aún no ha detectado la luz de las primeras estrellas.
Un enfoque prometedor implica detectar la señal de 21 cm de los átomos de hidrógeno, que puede proporcionar un mapa tridimensional del universo temprano. Esta señal surge de la transición de giro de los átomos de hidrógeno y se ve influenciada por el entorno circundante, incluida la radiación de las primeras estrellas y agujeros negros.
Experimentos como el Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) y el array MeerKAT han logrado detectar la señal de 21 cm de gas neutro cercano. La señal de las primeras estrellas está desplazada al rojo debido a la expansión cósmica, lo que dificulta su observación entre emisiones más fuertes de otras fuentes.
Los investigadores están empleando dos métodos principales para buscar esta débil señal: mediciones globales de antenas individuales y fluctuaciones espaciales utilizando grandes arreglos de interferómetros. Se espera que el Square Kilometer Array (SKA), que actualmente se está construyendo, proporcione una exploración tomográfica detallada del hidrógeno neutro en el universo temprano.
Las futuras propuestas para arreglos de radio en el lado oculto de la luna pueden mejorar aún más nuestra capacidad para detectar esta señal, libres de interferencias terrestres. A medida que los científicos continúan refinando sus técnicas, el potencial de descubrir los orígenes de las primeras estrellas y galaxias del universo se acerca.