La “edad oscura cósmica” se refiere a un período durante el universo temprano cuando las fuentes de luz estaban envueltas en una densa niebla de gas hidrógeno neutro. Si bien ahora la luz puede viajar en todas direcciones a través del universo, volviéndolo transparente, el universo primitivo estaba envuelto en hidrógeno, que absorbía la luz emitida por las primeras estrellas y fuentes de radiación.
Durante los primeros 380.000 años después del Big Bang, toda la materia y la energía existían como una bola de plasma ionizado en expansión, densa y extremadamente caliente. En este punto, las colisiones entre partículas subatómicas en esta sopa de alta energía impidieron que las partículas adquirieran electrones para formar estable átomos. Sin embargo, una vez que el universo se hubo expandido y enfriado lo suficiente, las partículas subatómicas pudieron adquirir electrones para formar átomos de hidrógeno neutros, y comenzó la era oscura cósmica.
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Sin embargo, una vez suficiente estrellas Cuando nacieron, la luz ultravioleta que produjeron finalmente ionizó todo el hidrógeno en espacio interestelar, permitiendo que los fotones viajen libremente en todas direcciones a través del universo, sin ser absorbidos ni dispersados por el hidrógeno neutro. Mediante una combinación de simulaciones y observaciones, los astrofísicos han estimado que la edad oscura cósmica comenzó 380.000 años después de la Big Bang. Los procesos que se cree que pusieron fin a la era oscura cósmica comenzaron aproximadamente 680 millones de años después del Big Bang y terminó aproximadamente 1,1 mil millones de años después del Big Bang.
Preguntas frecuentes sobre la edad oscura cósmica
¿Cuánto duró la edad oscura cósmica?
Si bien se acepta generalmente que la edad oscura cósmica comenzó 380.000 años después del Big Bang, cuando se formaron los primeros átomos de hidrógeno neutros, todavía es tema de debate exactamente cuándo terminó este período. Los procesos de reionización, en los que las primeras estrellas masivas del universo enviaban luz ultravioleta al cosmos, probablemente tardaron varios millones de años a medida que más y más estrellas emergían de la oscuridad cósmica. Las observaciones de las primeras galaxias han sugerido que el inicio de la ionización comenzó aproximadamente 680 millones de años después del Big Bang, mientras que la ionización completa del universo visible probablemente se completó alrededor 1,1 mil millones de años después del Big Bang.
¿Cuál es la edad oscura del universo?
La frase “edades oscuras del universo” se refiere a una fase del universo primitivo cuando estaba cubierto de oscuridad. En el universo primitivo, la luz ultravioleta no podía viajar libremente largas distancias, ya que era absorbida y dispersada por densas nubes de átomos de hidrógeno neutros.
¿Qué provocó el fin de la era oscura cósmica?
El fin de la edad oscura cósmica fue un proceso gradual. Las regiones más densas de gas hidrógeno neutro en el universo primitivo finalmente colapsaron gravitacionalmente para formar estrellas masivas: las primeras estrellas del universo. Estas estrellas enviaron grandes cantidades de luz ultravioleta al universo cercano, pero no fue hasta que las estrellas y protogalaxias abundaron en el universo primitivo que se emitió suficiente luz ultravioleta al espacio como para reionizar completamente todo el hidrógeno neutro en el espacio interestelar.
La aparición del hidrógeno.
El inicio de las edades oscuras cósmicas fue marcado por la aparición del hidrógeno en el universo. El Big Bang fue caliente. Pero una vez que el denso plasma de protonesa los electrones y otras partículas subatómicas se les dio suficiente espacio para enfriarse debido a la expansión del universoestos electrones y protones podrían unirse para formar átomos, en forma de mucho hidrógeno y un poco de helio.
Aunque la abundancia galáctica de hidrógeno finalmente sembró las primeras estrellas y galaxiasla absorción de este hidrógeno primordial de diferentes frecuencias de luz en el espectro electromagnético dejó opaco el universo adolescente.
Sin embargo, una vez que los hornos de fusión de las primeras estrellas y galaxias se generalizaron por todo el universo, se emitió suficiente radiación ultravioleta de alta energía (fotones) al espacio interestelar para despojar a los átomos de hidrógeno neutros de sus electrones. Ahora, en lugar de ser absorbidos por estos átomos de hidrógeno portadores de electrones, estos fotones de alta energía quedaron libres para viajar grandes distancias a través del universo.
Las primeras estrellas y galaxias.
Los astrónomos estiman que las primeras estrellas y galaxias comenzaron a surgir en el universo durante los primeros 500 millones de años de historia cósmica. Estas primeras poblaciones estelares fueron responsables de distribuir los primeros elementos pesados por el cosmos y de desencadenar el proceso de reionización que permitió que la luz viajara sin obstáculos por el espacio.
La cámara de infrarrojo cercano en el Telescopio espacial James Webb ha proporcionado a los astrónomos un acceso sin precedentes para observar estas estructuras en el universo temprano y ha deparado algunas sorpresas. Observaciones de estas primeras galaxias muestran que son significativamente más luminosos que formación de galaxias los modelos habían predicho. Una explicación es que estas primeras galaxias estaban pobladas de estrellas extremadamente grandes y sofocantemente calientes.
Mirando hacia atrás en la edad oscura cósmica
Nuestra capacidad para realizar observaciones del universo tal como existía durante las edades oscuras cósmicas está limitada por un par de barreras obvias. Por un lado, estaba oscuro y las fuentes de luz estaban obstruidas por las densas nubes de hidrógeno de esa época. Sin embargo, los astrónomos y cosmólogos creen que algún día podremos observar algo de luz de este período en el universo primitivo, es decir, ondas de radio emitidas por gas hidrógeno.
Las ondas de radio de esta magnitud sólo podrían observarse desde el espacio, como atmósfera terrestre los bloquea. Sin embargo, algún día, un observatorio basado en la luna podría recordar una época en la que el universo se veía significativamente diferente de cómo se ve ahora. Los astrónomos han demostrado que un observatorio de radio basado en la luna podría ofrecer una tentadora vislumbrar la edad oscura cósmica.
Recursos adicionales
Lea más sobre el papel del hidrógeno en el universo con esto Artículo de naturaleza. Aprenda más sobre las primeras estrellas y la era de la reionización con esto Infografía de la NASA. Si quieres saber más sobre la edad oscura cósmica consulta este informativo Vídeo de YouTube de PBS Space Time.
Bibliografía
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