Los científicos revelan cómo la reionización es la clave para descubrir el origen del Universo

Después del Big Bang, toda la materia que “apareció” era simplemente una especie de sopa de hidrógeno, un protón y un electrón, es decir, no existía ninguna de las estructuras que vemos en el cielo nocturno hoy día, como lo son las estrellas o las galaxias. Esta belleza actual sucedió después de la Edad Oscura.

Se dice que este periodo es oscuro pues las partículas elementales que existían no interactúaban entre sí, por lo que el Universo era opaco y relativamente homogéneo, con algunas zonas de mayor densidad, las cuales serían las semillas de lo que posteriormente se convertirían en estrellas.

La radiación que emitieron esas primeras estrellas transformó radicalmente todo el medio interestelar, pues los fotones emitidos comenzaron a romper átomos de hidrógeno, quedando puros núcleos, lo que se conoce como Hidrógeno ionizado. Siendo el punto crucial para que el Universo se volviera transparente.

Un efecto inmediato es que la luz no podía viajar libremente, es por esto que se dice que el Universo no era transparente. Hasta que en algún punto, se comenzaron a formar las primeras estrellas, trayendo consigo el “encendido” del Universo.

La gran transformación cósmica

Esta época de reionización fue fundamental para dar paso al Universo “visible”, pues empezaban a aparecer, como en un efecto dominó, cada vez más fuentes de luz, que iban limpiando la niebla cósmica que aún persistía. Un problema para la ciencia actual es que no sabemos en qué momento inició este proceso.

La radiación de las primeras estrellas era suficiente para cambiar todos sus alrededores y con sus grandes masas llenaron todo de elementos más pesados, alimentaron a las galaxias y prepararon todo para la formación de los grandes agujeros negros que conocemos hoy.

Sin embargo, estas estrellas conocidas por los astrónomos como Población III, viven muy poco debido a que tienen grandes masas y consumen muy rápido su combustible por lo que se piensa que no fueron suficientes para ionizar por completo a todo el Universo. Una teoría es que también participaron galaxias activas y agujeros negros supermasivos.

Lo cierto es que, aunque podemos observar en la actualidad los efectos de la reionización, sus causas y ‘fechas’ siguen siendo un misterio. Saber qué objetos intervinieron, cuándo comenzó exactamente este proceso y cuánto duró son preguntas abiertas en astronomía para las cuales se necesitan nuevas herramientas de observación.

Webb y la primera luz

Sin duda alguna, una herramienta que nos ha ayudado sobremanera a empezar a resolver estos misterios, ha sido el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y esto lo ha hecho gracias a su capacidad para observar en el espectro infrarrojo, pues con esto se pueden detectar luz más allá de 13 mil millones de años luz.

Desde 2022 que está en operación, el Webb ha podido identificar galaxias más antiguas (y lejanas) de lo esperado, algunas de ellas se formaron cuando el Universo tenía apenas 300 millones de años de haberse formado. Las observaciones del telescopio han llegado para cuestionar lo que sabíamos hasta hace poco de cómo se forman las galaxias.

La mayor virtud del telescopio son sus instrumentos, pues nos permiten analizar no solamente la distancia sino la composición y con esto estimar la edad del objeto que se está observando. Además de identificar firmas químicas, tasas de formación estelar, estallidos de estrellas y con esto, el nivel de ionización del medio circundante.

Recordemos que la ionización de un elemento básicamente es arrancarle los electrones más externos, lo que se traduce en el cambio de energía de los fotones que inciden y con ello el cambio en todo el medio interestelar. Algo en lo que el Webb nos esta ayudando sobremanera.

Un gran camino por recorrer

Aún quedan preguntas por responder, como los procesos que se dieron durante esta etapa y qué tanto contribuyeron los agujeros negros, O saber si se dió de repente o mas bien fue gradualmente, pero sobre todo, entender por qué algunas zonas lo hicieron antes que otras si se supone que el Universo era homogeneo

La cosmología aún está buscando respuestas, sobre todo tratando de entender qué papel juega el hidrógeno neutro que sobrevivió a la ionización. La forma de hacerlo es estudiando algo que se conoce como la señal de 21 centímetros, la cual es emitida por este elemento. Si se consigue, podremos cartografiar la ruta que siguió la reionización.

Y si no fuera suficiente, aún debemos considerar el papel de la materia oscura en todo esto, es decir, sabemos que estaba ahí pero no sabemos cómo estaba distribuida y algunos modelos sugieren que esto es importante para entender dónde y cuándo surgieron las primeras fuentes de luz y a su vez, poder entender el origen de esta sustancia.

Sin duda alguna, la historia de cómo la luz venció a la oscuridad es fascinante y aún quedan más preguntas que respuestas. Pero de lo que estamos seguros es que con los nuevos telescopios espaciales, los que ya están allá arriba y los que están próximos a iniciar, podremos entender un poquito más nuestro lugar en el vasto cosmos.