Desvelando la “edad oscura” del cosmos

Los restos de las primeras estrellas han ayudado a los astrónomos a acercarse a desvelar la "edad oscura" del cosmos. Un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge y CalTech está usando luz emitida por agujeros negros masivos, conocidos como quásares, para "iluminar" los gases liberados por las primeras estrellas, que estallaron hace miles de millones de años. Como resultado, han encontrado lo que llaman el eslabón perdido en la evolución del universo químico.

Se cree que las primeras estrellas tienen la clave de uno de los misterios de los inicios del cosmos: cómo evolucionó de un universo predominantemente repleto de hidrógeno y helio, a uno rico en elementos pesados, como el oxígeno, carbono y hierro. in embargo, aunque los telescopios pueden detectar la luz que alcanza la Tierra desde miles de millones de años luz de distancia, permitiendo a los astrónomos mirar hacia atrás en el tiempo durante casi los 13 700 millones de años de historia del universo, aún queda una frontera observacional: la conocida como "edad oscura". Este periodo, que dura 500 millones de años desde el Big Bang, terminó cuando nacieron las primeras estrellas, y es inaccesible a los telescopios debido a que las nubes de gas que llenaban el universo no eran transparentes a la luz visible e infrarroja.
"Hemos sido capaces de escrutar la edad oscura usando la luz emitida por un quásar en una lejana galaxia hace miles de millones de años. La luz proporciona un telón de fondo contra el cual puede medirse cualquier nube de gas en su camino", comenta el profesor Max Pettini del Instituto de Astronomía de Cambridge (IoA), que lideró la investigación junto con el estudiante de doctorado Ryan Cooke.
Tomando medidas de precisión usando los telescopios más grandes del mundo en Hawai y Chile, los investigadores han usado la Espectroscopía de Línea de Absorción de Quásar para identificar nubes de gas conocidas como 'sistemas Lyman alfa amortiguados' (DLAs). Entre los miles de DLAs conocidos, el equipo ha tenido éxito al encontrar una extraña nube liberada por una estrella muy al inicio de la historia del universo.
"A juzgar por su composición, el gas es un remanente de una estrella que explotó hace unos 13 000 millones de años", explica Pettini. "Proporciona el primer análisis del interior de una de las primeras estrellas del universo".
Los resultados proporciona observaciones experimentales de una época que hasta el momento no ha sido posible modelar más que mediante simulaciones por ordenador, y ayudará a los astrónomos a rellenar los huecos en la comprensión de cómo evolucionaron los compuestos químicos del universo.
"Descubrimos cantidades minúsculas de elementos presentes en la nube en proporciones que son muy distintas a las proporciones relativas a las estrellas normales actuales. Lo más significativo es que la proporción de carbono a hierro es 35 veces mayor de lo medido en el Sol", comenta Pettini. "La composición nos permite deducir que el gas se libró por una estrella 25 veces más masiva que el Sol, y que originalmente constaba de hidrógeno y helio. En efecto, éste es un registro fósil que nos da un eslabón perdido con los inicios del universo".
El estudio se publicó en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society por Ryan Cooke, Max Pettini y Regina Jorgenson del IoA, junto con Charles Steidel y Gwen Rudie de CalTech en Pasadena.