A veces es fácil ser astrónomo. Cuando su objetivo celestial es algo simple y brillante, el juego puede ser bastante sencillo: apunte su telescopio hacia la cosa y solo espere a que se viertan todos los fotones jugosos.
Pero a veces ser astrónomo es difícil, como cuando intentas estudiar las primeras estrellas en aparecer en el universo. Están demasiado lejos y demasiado débiles para ver directamente con telescopios (incluso el muy publicitado telescopio espacial James Webb solo podrá ver las primeras galaxias, una acumulación de luz de cientos de miles de millones de estrellas). Hasta la fecha, no tenemos ninguna observación de las primeras estrellas, lo cual es un fastidio importante.
Entonces, los astrónomos se involucran en un poco de peekaboo cósmico.
Antes de que se formaran las primeras estrellas (la fecha exacta es incierta, porque aún no la hemos observado, pero sospechamos que sucedió hace unos trece mil millones de años), el universo estaba compuesto casi en su totalidad por hidrógeno neutro puro, sin adulterar: electrones individuales unidos a protones individuales en perfecta armonía.
Pero luego aparecieron las primeras estrellas, y vertieron su radiación de alta energía en todo el cosmos, inundando el universo con abundantes rayos X y rayos gamma. Esa intensa radiación desgarró el hidrógeno neutro, convirtiéndolo en el plasma delgado pero caliente que vemos en el universo actual. Este proceso, conocido como la Época de Reionización, comenzó en pequeños parches que eventualmente crecieron para engullir el cosmos, como un montón de burbujas extrañas.
Todo esto es fascinante, pero ¿cómo pueden los astrónomos realmente detectar este proceso? Pueden hacerlo a través de un pequeño truco de hidrógeno neutro: emite radiación a una frecuencia muy específica, 1420 MHz, que corresponde a una longitud de onda de 21 centímetros. Antes de que las primeras estrellas entraran en línea, el gas neutro bombeaba esta radiación de 21 cm por la carga del cubo, y la señal disminuía gradualmente a medida que el universo se convertía en plasma.
Suena como un plan, excepto a) esta señal es increíblemente débil, yb) un billón de otras cosas en el universo emiten radiación a frecuencias similares, incluidas nuestras radios en la Tierra.
Desenredar el molesto ruido de la jugosa señal cosmológica requiere montañas de datos y tamizar a través del pajar astronómico para la aguja de 21 cm. Actualmente no tenemos las capacidades para hacer la detección, que tendrá que esperar a los radiotelescopios de próxima generación como el Square Kilometer Array, pero los observatorios actuales como el Murchison Widefield Array en Australia Occidental están sentando todas las bases necesarias.
Incluyendo la entrega de 200 TB de datos en su primer paso, que actualmente está siendo analizado por algunas de las supercomputadoras más potentes del mundo.
