Por Julio García G. / Periodista de Ciencia
Al matemático escocés James Clerk Maxwell, quien vivió en el siglo XIX, le debemos el descubrimiento del electromagnetismo, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Sin Maxwell los astrónomos no podrían escudriñar el cielo del mismo modo debido a que las ondas de luz visible, aquella que percibimos a través de nuestros ojos, no son el único tipo de radiación existente.
De hecho, hay toda una realidad oculta que no podemos observar fácilmente, a simple vista, porque nuestros sentidos son limitados.
Las ondas de radio -por ejemplo- son una clase de radiación electromagnética cuya frecuencia va desde los 0 hasta los 300 gigahercios y que es invisible. Más allá de los 300 gigahercios se habla de ondas de tipo electromagnético que van del infrarrojo, a la luz visible, pasando por la ultravioleta, los rayos X, hasta los rayos gamma.
Dichas ondas -al igual que sucede con las ondas que se forman en un estanque cuando lanzamos una piedra- se propagan a través del espacio y van disminuyendo de intensidad conforme se van alejando de la fuente que produjo las ondulaciones.
Algunos objetos del universo, como las estrellas que forman galaxias, emiten radiación electromagnética en determinadas frecuencias y longitudes de onda; gracias a instrumentos como los radiotelescopios, los astrónomos pueden analizar e interpretar tales ondas con el fin de saber a qué objeto pertenecen y la distancia a la que se encuentra cualquier objeto, por muy lejos que esté.
Hace unos días, por ejemplo, un grupo de astrónomos de la Universidad McGill en Canadá dio a conocer el hallazgo de una señal de radio proveniente del espacio profundo la cual proviene de una galaxia situada a unos 8 mil 800 millones de años. Ello significa que la señal fue emitida cuando el universo tenía apenas una tercera parte de su edad actual.
Para lograr el hallazgo, utilizaron un radiotelescopio muy potente, el Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas (GMRT, por sus siglas en inglés), situado en la India.
Mediante este instrumento -y haciendo uso también de una técnica basada en los principios de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein– pudieron determinar que la señal corresponde a un elemento primordial que se formó en los orígenes del universo: el llamado hidrógeno neutro.
Dicho elemento emite radiación en una frecuencia específica y siempre fija: mil 420 megahertz o 21 centímetros.
Se sabe desde hace algunos años que, justo después de la Gran Explosión que dio origen al universo, hace unos 13 mil 600 millones de años, existió un elemento químico muy “ligero” el cual sirvió como ladrillo fundamental para que se formaran las primeras estrellas y galaxias, así como todos los elementos químicos que le dan forma a la realidad.
Este elemento es el hidrógeno, el cual, visto en la Tabla Periódica de los Elementos, es el primero que aparece porque, además de ser el más abundante del universo, es el más “ligero” ya que está formado solamente por un protón y un electrón.
Ahora bien: ¿cómo hicieron los astrónomos para poder detectar hidrógeno en una galaxia que se encuentra a millones de años luz de la Tierra?
Como mencionaba en párrafos anteriores, los investigadores recurrieron a la Teoría General de la Relatividad de Einstein, la cual señala, en palabras llanas, que la gravedad no es otra cosa que la curvatura del espacio-tiempo que ejercen los objetos masivos como planetas, estrellas y galaxias enteras.
Las ondas electromagnéticas también pueden alterarse por la curvatura espaciotemporal que ejercen los objetos. Y cuando un objeto masivo como una galaxia curva la estructura del espacio-tiempo (alguna región concreta del universo), entonces la señal de radio que pase por ahí no solamente se curvará, sino que también se magnificará, haciéndola más potente.
Al fenómeno de la magnificación de, por ejemplo, una señal de radio u otro tipo de radiación, se le denomina lentes gravitacionales y estas lentes son una de las consecuencias de la Teoría General de la Relatividad. Dichas lentes actúan parecidas a como lo hace una lupa que, como bien sabemos, magnifica la imagen de un objeto.
Cuando una onda de radio emitida por hidrógeno o por otro elemento químico viaja hasta la Tierra proveniente de otra galaxia, dicha onda puede ser magnificada por una galaxia o por otro objeto que se interponga. Y, de hecho, esta magnificación fue lo que pudieron observar recientemente los astrónomos de la Universidad MacGill.
Estudiar el universo primitivo es una tarea difícil pero no imposible, debido a que las señales de radio de baja intensidad y longitud de onda larga (como el hidrógeno neutro) muy a menudo se “ahogan” y pierden fuerza a lo largo de grandes distancias cósmicas.
Sobre la importancia que tiene para la astronomía esta señal de radio y otras que puedan descubrirse en el futuro a través de radiotelescopios más potentes, no cabe duda de que resultará fundamental para que los científicos comprendan mejor los orígenes del universo y cómo se formaron los primeros astros.
Al menos en lo referente a los primeros minutos posteriores a la Gran Explosión ya que, antes de que los protones y electrones se juntaran para formar hidrógeno, éstos campaban libremente por el cosmos, sin que estuviesen ligados a nada.
Cuando comenzaron a formarse los primeros átomos de hidrógeno el universo vivió una llamada “edad obscura” que precedió a la formación de las primeras estrellas. Esta edad oscura se cree que sucedió 400 mil años después de la Gran Explosión.
En definitiva, la detección y el estudio del hidrógeno neutro puede proporcionarles a los astrónomos información muy valiosa para reconstruir la vida de las primeras estrellas, así como para crear escenarios más verosímiles respecto a cómo era la época anterior a la formación de dichos astros.
