Resumen:
Un equipo internacional de investigación astronómica utilizó recientemente un conjunto de radiotelescopios gigantes para detectar con éxito señales de radio extremadamente débiles de átomos de hidrógeno neutros procedentes de una galaxia distante a miles de millones de años luz de distancia. Este resultado de la detección rompió el récord anterior de mayor distancia de observaciones similares y proporcionó a los astrónomos una nueva ventana de observación clave para rastrear directamente las reservas de combustible gaseoso en las primeras etapas de la formación de las primeras estrellas y galaxias del universo.
El hidrógeno neutro (hidrógeno atómico) es el elemento básico más abundante en el universo, y también es un "combustible" central indispensable para el nacimiento de estrellas y el crecimiento y evolución de las galaxias. En la banda de radio, los átomos de hidrógeno neutros emiten una radiación electromagnética característica con una longitud de onda de unos 21 cm (la famosa línea de hidrógeno de 21 cm). Sin embargo, la probabilidad de transición de espín de un solo átomo de hidrógeno es extremadamente baja, y una sola señal débil se atenúa extremadamente severamente al cruzar el largo espacio profundo del universo. Por lo tanto, en condiciones de observación convencionales, los radiotelescopios existentes difícilmente pueden detectar la radiación neutra de hidrógeno de una sola galaxia a miles de millones de años luz de la Tierra.
Para cruzar este límite de la observación física, el equipo de investigación científica tomó prestada hábilmente la propia "superlupa" del universo: el efecto de lente gravitacional. Cuando las débiles ondas de radio emitidas por la galaxia objetivo del espacio profundo pasan por otra galaxia masiva o cúmulo de galaxias frente a la línea de visión en su camino hacia la Tierra, el enorme campo gravitacional del objeto frontal doblará y hará converger la luz y las señales de radio de la galaxia trasera como una lente convexa, amplificando así significativamente varias veces las líneas espectrales características del hidrógeno neutro originalmente extremadamente tenues, para que finalmente puedan ser captadas claramente por el sistema de recepción de radio de alta sensibilidad en la Tierra.
Al calcular con precisión el desplazamiento hacia el rojo de la línea espectral de 21 centímetros detectada, los investigadores no solo identificaron el intervalo de tiempo específico de la galaxia en las decenas de miles de millones de años de evolución cósmica, sino que también calcularon la masa total de gas hidrógeno neutro contenido dentro de la galaxia. El análisis de los datos muestra que durante la edad de oro del universo, hace miles de millones de años, esta galaxia tenía una reserva mucho mayor de gas hidrógeno neutro que sus galaxias vecinas modernas del mismo tamaño, lo que confirma directamente la inferencia física de que la actividad de formación estelar era más intensa en el universo primitivo.
Los astrónomos señalaron que esta observación histórica no solo confirmó la viabilidad técnica de combinar el efecto de lentes gravitacionales para romper el límite superior de la distancia de detección de los radiotelescopios, sino que también proporcionó una verificación metodológica clave y una referencia científica para la instalación de radioastronomía ultragrande de próxima generación, el Radiotelescopio de Kilómetro Cuadrado (SKA), que estará en pleno funcionamiento en los próximos años. Se espera que en el futuro se revele sistemáticamente cómo las principales galaxias del universo primitivo acumularon gas e impulsaron la ola de nacimiento de estrellas que duró cientos de millones de años.
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