¿Cuánto tiempo atrás es posible ver?

Tl telescopio espacial Hubble ha observado la estrella más lejana jamás vista – Earendel, que significa estrella de la mañana. Aunque Earendel tiene 50 veces la masa del Sol y es millones de veces más brillante, normalmente no podríamos verla. Podemos verla debido a la alineación de la estrella con un gran cúmulo de galaxias que se encuentra frente a ella, cuya gravedad curva la luz de la estrella para hacerla más brillante y enfocada, creando esencialmente una lente.

Los astrónomos ven en el pasado profundo cuando observamos objetos lejanos. La luz viaja a una velocidad constante, por lo que cuanto más lejos esté un objeto, más tiempo tardará la luz en llegar a nosotros. Cuando nos llega la luz de estrellas muy lejanas, la luz que vemos puede tener miles de millones de años. Así que estamos viendo eventos que sucedieron en el pasado.

Cuando observamos la luz de la estrella, estamos mirando la luz que fue emitida por la estrella hace 12.900 millones de años – lo que llamamos el tiempo de retorno. Es decir, sólo 900 millones de años después del Big Bang. Pero como el universo también se ha expandido rápidamente en el tiempo que tardó esta luz en llegar a nosotros, Earendel está ahora a 28.000 millones de años luz de nosotros.

Ahora que el sucesor de Hubble, el Telescopio Espacial James Webb (JWST), está en marcha puede ser capaz de detectar estrellas aún más tempranas, aunque puede que no haya muchas que estén bien alineadas para formar una “lente gravitacional” para que podamos verla.

Para ver más atrás en el tiempo, los objetos tienen que ser muy brillantes. Y los objetos más lejanos que hemos visto son las galaxias más masivas y brillantes. Las galaxias más brillantes son las que tienen cuásares -objetos luminosos que se cree que están alimentados por agujeros negros supermasivos – en ellos.

Antes de 1998, las galaxias cuásar más lejanas detectadas tenían un tiempo de retrospección de unos 12.600 millones de años. La mejora de la resolución del telescopio espacial Hubble aumentó el tiempo de retrospección a 13.400 millones de años, y con el JWST se espera mejorar este dato posiblemente hasta 13.550 millones de años para galaxias y estrellas.

Las estrellas comenzaron a formarse unos cientos de millones de años después del Big Bang, en una época que llamamos amanecer cósmico. Nos gustaría poder ver las estrellas en el amanecer cósmico, ya que esto podría confirmar nuestras teorías sobre cómo se formaron el universo y las galaxias. Dicho esto, las investigaciones sugieren que quizá nunca podamos ver los objetos más lejanos con telescopios con tanto detalle como nos gustaría: el universo puede tener un límite de resolución fundamental.

Podemos ver la luz de hace 13.800 millones de años, aunque no se trata de la luz de las estrellas: entonces no había estrellas

¿Por qué mirar hacia atrás?

Uno de los principales objetivos del JWST es saber cómo era el universo primitivo y cuándo se formaron las primeras estrellas y galaxias, que se cree que fue entre 100 y 250 millones de años después del Big Bang. Y, afortunadamente, podemos obtener pistas sobre esto mirando incluso más atrás de lo que el Hubble o el JWST pueden conseguir.

Podemos ver la luz de hace 13.800 millones de años, aunque no se trata de la luz de las estrellas: entonces no había estrellas. La luz más lejana que podemos ver es la fondo cósmico de microondas (CMB), que es la luz sobrante del Big Bang, que se formó apenas 380.000 años después de nuestro nacimiento cósmico.

El universo antes de que se formara el CMB contenía partículas cargadas de protones positivos (que ahora forman el núcleo atómico junto con los neutrones) y electrones negativos, y luz. La luz fue dispersada por las partículas cargadas, lo que hizo del universo una sopa de niebla. A medida que el universo se expandía, se enfriaba hasta que finalmente los electrones se combinaron con los protones para formar átomos.

A diferencia de la sopa de partículas, los átomos no tenían carga, por lo que la luz ya no se dispersaba y podía moverse por el universo en línea recta. Esta luz ha seguido viajando por el universo hasta llegar a nosotros hoy. La longitud de onda de la luz se hizo más larga a medida que el universo se expandía, y actualmente la vemos como microondas. Esta luz es el CMB y puede verse uniformemente en todos los puntos del cielo. El CMB está en todas partes del universo.

La luz del CMB es la más lejana en el tiempo que hemos visto, y no podemos ver la luz de épocas anteriores porque esa luz se dispersó y el universo era opaco.

Sin embargo, existe la posibilidad de que algún día podamos ver incluso más allá del CMB. Para ello no podemos utilizar la luz, sino que tendremos que utilizar ondas gravitacionales. Se trata de ondas en el propio tejido del espacio-tiempo. Si se formaron en la niebla del universo primitivo, podrían llegar hasta nuestros días.

En 2015, las ondas gravitacionalesondas fueron detectadas procedentes de la fusión de dos agujeros negros mediante el detector LIGO. Tal vez la próxima generación detector de ondas gravitacionales basado en el espacio – como el telescopio Lisa de Esa, cuyo lanzamiento está previsto para 2037, será capaz de ver el universo muy temprano, antes de que el CMB se formara hace 13.800 millones de años.

Carolyn Devereux es profesora titular de astrofísica en la Universidad de Hertfordshire. Este artículo apareció por primera vez en The Conversation