Remotas nubes de gas reflejan el origen del universo

Astrónomos estadounidenses han observado cúmulos de gas primordial formados en los primeros minutos de la formación del cosmos. La investigación, que confirma las predicciones de la teoría del Big Bang, supone la primera detección de este gas que no contiene trazas de los elementos más pesados que se forjan en las estrellas.

Dos nubes gigantes de gas que solo contienen elementos ligeros –los únicos que existían antes de la formación de las estrellas– han sido observadas por primera vez. “Hasta ahora solo se había teorizado sobre la existencia de estas nubes primigenias”, afirma a SINC John M. O’Meara, investigador del Saint Michael’s College de Colchester (EE UU) que participa en estudio.

En el Big Bang se crearon los elementos más ligeros, como hidrógeno y helio. Millones de años después, cuando el gas primordial se condesó y formó los primeros astros se forjaron los elementos pesados como el carbono o el oxígeno. Estos componentes llamados ‘metales’ han contaminado todas las mediciones realizadas por los astrónomos hasta ahora.

“En todos los lugares observados del universo se han detectado elementos pesados en alguna forma, pero en estas nubes no. Esto significa que el gas ha permanecido totalmente prístino desde que se creó, minutos después del Big Bang”, asegura O’Meara.  .

Además, la cantidad de hidrógeno y de su isótopo Deuterio que han encontrado los investigadores se ajusta totalmente a las predicciones de la Teoría del Big Bang. “Interpretamos estos resultados como una exitosa comprobación de la cosmología del Big Bang”, subraya O’Meara.

Evaluación espectral del universo lejano

En el análisis espectral de las nubes, que localizaron en quásares lejanos, solo detectaron hidrógeno y deuterio. «No tenemos sensores de helio, pero si los tuviéramos lo observaríamos”, asegura Xavier Prochaska, de la Universidad de California de Santa Cruz (UCSC), que lidera la investigación. “Sí tenemos excelente sensibilidad para el carbono, el oxígeno y el silicio y podemos afirmar la completa ausencia de estos elementos”.

Cada elemento tiene una huella única que se imprime en su espectro a través de líneas oscuras: las líneas de absorción, donde la luz es captada por el gas. Analizando qué longitudes de onda de la luz del quásar son absorbidas por el material intermedio (la nube), los investigadores pueden saber su composición.

”Midiendo las cantidades observadas de deuterio e hidrógeno en las nubes, pudimos comprobar que coincidían con las predicciones del modelo del Big Bang”, explica O’Meara. “Nuestro modelo indica que durante los primeros minutes tras el Big Bang los elementos ligeros, como el hidrógeno, el helio o el litio se crearon en cantidades muy específicas junto a sus isótopos”

No hay un suelo de metalicidad

«Los metales producidos en las galaxias están dispersos extensamente por todo el universo. Se pensaba que había un ‘suelo’ de metalicidad, que nada podía tener menos enriquecimiento que el 1% hallado en el Sol”, explica Fumagalli, investigador de la UCSC. «Por eso esta observación ha resultado tan inesperada. Desafía nuestras ideas acerca de cómo las estrellas esparcen los metales que producen”.

“Asumíamos que el proceso de expulsión de gas desde las galaxias era muy eficaz. El descubrimiento de las nubes prístinas muestra que no puede ser perfectamente eficiente”, concluye O’Meara.

Los investigadores han estimado una metalidad para el gas de una 10.000 parte de la del Sol. En el extremo opuesto, están las estrellas y el gas con los mayores niveles: más de 10 veces la del sol. «La abundancia de metales en los diferentes rincones del universo cubre un rango enorme”, apunta Prochaska. «Así que estos descubrimientos ponen nuevas restricciones a nuestro entendimiento de cómo se distribuyen los metales por todo el universo”.