Fiat lux: Asi se hizo la luz en el universo tras 180 millones de años de oscuridad.

 Por medio de la detección de una señal de radio desde el universo temprano se puede tener el primer indicio de la formación de estrellas y el fin de la llamada Edad Oscura del cosmos, una mirada a la historia cósmica de un periodo de los ancestros de las estrellas y galaxias

Se debe tener en claro que la teoría del Big Bang es una teoría con algunas lagunas y espacios que nuevas teorías cosmológicas intentar llenar , como es el caso de la teoría inflacionaria , pues la teoría del Big Bang no explica que causo el origen del universo y detalla los primeros millonésimas de segundo del tiempo de Planck de los procesos evolutivos que llevaron a la aparición de las primeras partículas y demás , pero existe un minúsculo espacio donde aún es un misterio y la física deja de funcionar , entre esa singularidad infinitamente densa y el inicio del tiempo de Planck , es ese minúsculo espacio es donde debería habitar las cuatro fuerzas unificadas que luego se separaron. Demás decir que el Big Bang no fue una explosión sino una expansión del mismo espacio sobre sí misma y que no fue totalmente a oscuras, sino que tuvo un tenue resplandor por efecto de la intensa radiación y tampoco fue en silencio , en ese espacio en expansión la expansión de la singularidad causo un sonido de 180 decibles. Todo en fracciones de mil billonésimas de billonésimas de millonésimas de millonésimas de segundo hasta alcanzar a la física que se entiende de cómo se comporta la materia, entre ese inicio del tiempo y el tiempo de Planck radica el misterio aun no resuelto y su entendimiento llevaría a una nueva física más allá de la misma Relatividad.

Todo este proceso se llevó a cabo en un espacio del tamaño de un protón hasta que la inflación cósmica llevo a expandir al universo del tamaño de una naranja al doble de lo que era en un proceso muy más rápido que la luz. Estos eventos ocurrieron hace 13.800 millones de años según las teorías cosmológicas, y al cabo de unos segundos antes del primer minuto el universo era un espacio inmenso y homogéneo, pero aún muy extraño, falta mucho para la formación de las primeras estrellas y galaxias. El eco de aquella expansión quedo grabado en un fondo cósmico de microondas que lo permea todo, pero cuando solo habían trascurrido 380.000 a 400.000 años llego la oscuridad, al menos dentro de la longitud visible para el ojo humano, si se pudiera ir a ese momento no se vería nada, solo pura oscuridad, pero la luz está allí, a una longitud de onda muy baja. El universo en sus inicios estaba iluminado por la intensa radiación debido a las altas temperaturas de la formación de los primeros núcleos atómicos, pero al comenzar a bajar la temperatura por debajo de 2500 millones de grados esa luz comenzó a menguar cada vez más hasta volverse un espacio más frio pero con aglomeraciones de materia dispareja cada vez más densa , baches creados por la inflación cósmica al arrugar el espacio –tiempo durante la expansión acelerada del universo, lo que causo una diferencia de densidad en esas regiones que motivo a la acumulación de más materia , dando origen más tarde a estrellas y galaxias.

En los primeros 150.000 años de la historia del universo la radiación cósmica de fondo de microondas era tan visible a simple vista que si se la pudiera ver en la actualidad sería muy brillante al punto de no haber fondo oscuro entre las estrellas y las mismas estrellas apenas serian visibles, solo las más brillantes resaltarían respecto de intenso destello de la radiación, sería como poner fósforos encendidos delante de una gran reflector, apenas serian percibidos. No solo generaba una luz muy intensa sino también calor. Pero la masa de partículas que conformaba el universo antiguo comenzó a enfriarse y permitió que protones y electrones se uniesen  para formar el hidrogeno neutro, un gas que absorbió la mayor parte de los fotones a su alrededor. Eso en el trascurso de los siguientes 250.000 años el universo se volvió opaco y dio origen a la Edad Oscura del Cosmos, un periodo fuera del alcance de los telescopios que detectan luz visible.

Durante casi 200 millones de años , los gérmenes del universo que se conocen se fueron alimentando en la sombra del manto oscuro del espacio-tiempo , en esa oscuridad no pasaba nada más que muchos procesos de cambios y transformaciones, un abismo con actividad que nadie podía ver y a la luz se le estaba vedada penetrar en esos secretos. La materia se fue agrupando asistida por el poder gravitatorio de la materia oscura y, finalmente, se comenzaron a dar las condiciones para dar inicio a las primeras estrellas que fueron increíblemente masivas e iluminaban todo el universo con su intenso brillo por la enorme cantidad de materia que acretaron, siendo estrellas mucho más inmensas de las ya conocidas en la actualidad. Estos astros, enormes, azules y de vida breve, se encendían y morían espectacularmente como hipernovas y acabando como agujeros negros, comenzaron a emitir una radiación ultravioleta que cambio el ecosistema cósmico. La radiación modifico el estado energético de los átomos de hidrógeno que se independizaron de la radiación cósmica de fondo y comenzó el amanecer en el Universo.

En el momento de perder la neutralidad el hidrogeno comenzó a emitir o absorber la radiación circundante en una longitud de onda específica: 21 centímetros, el equivalente a una frecuencia de 1.420 megahercios. Con la expansión del universo y siguiendo la norma del corrimiento al rojo, por la que la longitud de onda de la radiación se incrementa con la distancia, las señales de radio que  llegan a la Tierra son de entorno de los 100 megahercios.

Para hallar esta señal como evidencia de las primeras estrellas luego de la Edad Oscura del Universo se calculó el rango de emisión de aquel hidrogeno primigenio contando con que estaría más caliente que su entorno. Luego se cambió el modelo  para amoldarlo a un gas más frio y se bajó la frecuencia de búsqueda, hasta hallar la señal de ondas de radio que se pretendía hallar en un rango de 78 megahercios.    

Hallado el hidrogeno primigenio daba paso a una nueva interrogante ¿que había motivado a que se enfriara el hidrogeno? Una de las posibilidades seria que la temperatura de la radicación del universo en aquella época fuese superior a la del fondo cósmico de microondas a partir de las mediciones del Telescopio Herschell de la ESO. La segunda opción sugiere que las interacciones con la materia oscura, mucho más fría que lo convencional, explicarían el desajuste entre las teorías y lo observado. Si esta última es correcta la materia oscura saco al cosmos de 200 millones de años de oscuridad.    

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Por: Alejandro Sebastián von Heguer, Universidad Nacional de Lomas de Zamora, Buenos Aires. Génesis del Cosmos.

Fuente: Judd Bowman, Universidad de Arizona, Estados Unidos / Rennan Barkana, Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT)