¿Qué fue la Edad Oscura del universo?

Hubo una época en la historia del universo en que todo era oscuridad, que prácticamente no había ni un rayo de luz visible moviéndose por el espacio.

En marzo de 2016 se anunciaba el descubrimiento de la galaxia más lejana conocida, GN-z11, justo en el límite de detectabilidad del telescopio espacial Hubble. Situada en la constelación de la Osa Mayor, hoy la observamos tal como era hace 13.400 millones de años, tan solo 400 millones después de la gran explosión que dio origen al Universo. Está situada a 32.000 millones de años-luz de nosotros, lo cual puede parecer incongruente habida cuenta que nuestro universo tiene una edad de menos de 15.000 millones de años. Sin embargo debemos recordar algo que no solemos tener presente cuando hablamos de distancias en el universo, sobre todo si es referidas a objetos muy lejanos: no solo la luz viaja por el espacio sino que el mismo espacio se expande a medida que ésta viaja. Por eso la distancia no coincide con el tiempo que lleva la luz viajando por el universo.

Comparada con la Vía Láctea, GN-z11 es 25 veces más pequeña y tiene el 1% de su masa, pero en ella se forman nuevas estrellas (o se formaban hace 13.400 millones de años) a un ritmo 20 veces más rápido. Esa masa informe descubierta tiene un tamaño de 500 años-luz, poca cosa comparada con los 100.000 que posee nuestra propia galaxia. ¿Se trata de un fragmento de una protogalaxia o, simplemente, una zona de formación estelar en una galaxia todavía invisible? ¿O podía tratarse de un fragmento arrojado tras una colisión de galaxias?

Edad Oscura del Universo
Edad Oscura del Universo

En los últimos años se han descubierto numerosos objetos como éste, algunos de los cuales se han identificado con galaxias. ¿Por qué es importante observarlas? Para eso debemos mirar al momento más antiguo que podemos observar de la evolución del universo, de donde proviene la famosa radiación cósmica de fondo hace 300.000 años. Hasta ese momento la historia del cosmos se había caracterizado por un mortal aburrimiento únicamente roto por fotones chocando contra el plasma que llenaba el espacio, electrones libres y núcleos de hidrógeno y helio moviéndose a frenéticas velocidades. La luz era incapaz de “escapar” de esas continuas colisiones con la materia, por lo que el universo era opaco a la radiación. Pero hace 300.000 años se produjo algo que iba a cambiarlo todo: la temperatura del universo descendió lo suficiente para que los núcleos de hidrógeno y helio atraparan los electrones que volaban a su alrededor convirtiéndose en átomos neutros, con lo que los fotones dejaron de interaccionar con la materia. Este momento de 'desacoplo' de la materia y la radiación hizo que el universo se volviera transparente; esa luz escapó y hoy la podemos ver en forma de esa radiación en el rango de las microondas que inunda todo el cosmos. Es una frontera luminosa que no nos deja observar nada de lo que sucedió antes, como un telón que impide que llegue a nosotros cualquier información en forma de radiación electromagnética de lo sucedido en esos 300.000 años previos. Es la la luz más antigua que podemos observar y marca el comienzo de lo que se llama la Edad Oscuradel universo.

Durante los siguientes 500 millones de años la historia del universo volvió a ser aburrida. Los núcleos de hidrógeno y helio iban atrapando los electrones que hasta ese momento se movían libremente por el espacio dando origen a los primeros átomos. El universo, que se enfriaba a medida que continuaba su expansión, se convirtió así en un mar gaseoso donde alrededor de la cuarta parte era helio y el resto hidrógeno -con algunas trazas de berilio y de litio, el elemento con el que construimos las baterías de nuestros dispositivos electrónicos-. Era como si una niebla oscura y opaca cubriera todos los rincones. Sin embargo, algo se gestaba debajo de esa apariencia tan tranquila: la ubicua fuerza de la gravedad iba haciendo silenciosamente su trabajo. Las primeras estrellas y galaxias estaban en camino. Pero aún faltaban varios millones de años.

Pero llegó el momento en que la Edad Oscura terminó y comenzó el Renacimiento Cósmico: aparecieron estrellas, galaxias y cuásares(unos objetos increíblemente brillantes cuyo motor es un gran agujero negro con una masa de miles de millones de veces la del Sol). Ahora bien, ¿cuándo se produjo la primera descarga creadora en el universo? ¿Cuándo surgieron las primeras estrellas y galaxias? El descubrimiento de esas jovencísimas galaxias, formadas un par de centenares de millones de años después del desacoplo, nos dice que la Edad Oscura no fue tan oscura. Lo que sí es cierto es que transcurridos 800 millones de años desde la Gran Explosión, fecha que marca el final de la Edad Oscura, empezó a darse un proceso acelerado de creación que alcanzó su cúspide, con la mayoría de las estrellas y galaxias actuales ya formadas, entre 5.000 ó 6.000 millones de años después del Big Bang.

Al igual que la bruma de la mañana se disipa con los primeros rayos del Sol, la luz de las primeras estrellas cambió el aspecto del universo. Los átomos de hidrógeno -el componente esencial de esa bruma cósmica- perdieron sus electrones, se ionizaron, con lo que las nubes de gas dejaron de ser opacas y se volvieron transparentes. Desde el observatorio de Mauna Kea, los astrónomos han sido capaces de encontrar tanto zonas claras como las regiones oscuras producto del gas opaco de la Edad Oscura. Por segunda vez en su historia, los núcleos de hidrógeno volvían a quedarse solos, sin su electrón girando alrededor. Esta etapa de reionización terminó cuando el universo cumplió mil millones de años.

Esta es la prehistoria de nuestro universo tal y como se ha ido reconstruyendo a partir de las pocas piezas observacionales que poseemos.

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Me licencié en astrofísica pero ahora me dedico a contar cuentos. Eso sí, he sustituido los dragones y caballeros por microorganismos, estrellas y científicos de bata blanca.

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