Una ventana al pasado del universo: investigan una señal cósmica a más de 8 mil millones de años luz

La detección de una señal proveniente de más de 8 mil millones de años luz permite observar al universo cuando tenía menos de la mitad de su edad actual. Se trata de un fenómeno conocido como megamaser de hidroxilo, una clase especial de “láser cósmico” que se produce en galaxias en pleno proceso de fusión, donde nacen estrellas a un ritmo acelerado y las condiciones son mucho más extremas que en los sistemas galácticos cercanos.

Este avance fue logrado por un equipo internacional encabezado por Thato Manamela, investigador postdoctoral de la Universidad de Pretoria, y Roger Deane, director del Instituto Interuniversitario de Astronomía Intensiva en Datos, quienes utilizaron el radiotelescopio MeerKAT en Sudáfrica.

Los resultados, publicados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), abren la posibilidad de estudiar con mayor detalle los procesos más violentos y enigmáticos que dieron forma a las galaxias tal como se conocen hoy.

Un vistazo sin precedentes a galaxias del pasado remoto

La investigación presenta como hallazgo central la detección de un megamaser de hidroxilo en el sistema de lente gravitacional HATLAS J142935.3-002836, ubicado a más de 8 mil millones de años luz. Este objeto, identificado a través de un fenómeno conocido como desplazamiento al rojo, es el más lejano de su tipo registrado hasta ahora. Esto ocurre cuando la luz de objetos muy distantes llega a la Tierra con longitudes de onda más largas, es decir, más “rojas”, debido a la expansión del universo. Cuanto mayor es este desplazamiento, más lejos y más atrás en el tiempo se encuentra el objeto observado.

Según los autores, lo extraordinario del descubrimiento no radica solo en la distancia, sino en que permite ver la galaxia tal como era hace 8 mil millones de años, cuando el universo era mucho más joven, inestable y dinámico.

Los megamasers de hidroxilo son fuentes de energía millones de veces más intensas que los masers presentes en nuestra galaxia, que son emisores naturales de microondas y funcionan de manera similar a un láser. Suelen aparecer en galaxias que chocan y se fusionan, donde nacen estrellas de manera acelerada.

En este caso, la señal observada no es uniforme, sino que está formada por varias partes diferentes: algunas muy angostas y otras mucho más amplias. Esto indica que la emisión proviene de distintas zonas o fenómenos que ocurren dentro de la galaxia, posiblemente vinculados a las etapas del choque y fusión entre sus componentes. Los cálculos del equipo muestran que la luminosidad de la fuente, sin ajustar por los efectos de la lente gravitacional, es la mayor registrada para este tipo de objeto.

Uno de los puntos destacados es el papel fundamental de la lente gravitacional, que funcionó como un amplificador natural de la señal e hizo posible detectar la señal en solo cinco horas de observación. Para una señal tan débil y distante, normalmente serían necesarias cientos de horas de trabajo con los telescopios actuales. Este resultado adelanta que, con futuros instrumentos como MeerKAT y el Square Kilometre Array (SKA), será posible descubrir rápidamente muchos más de estos objetos en el universo temprano.

Durante la misma observación se identificó también una señal de hidrógeno neutro, lo que aporta información sobre el gas frío en la galaxia. Los análisis, realizados con modelos matemáticos conocidos como gaussianos, muestran que la fuente tiene al menos cinco componentes diferentes, lo que refuerza la idea de que se trata de una galaxia en pleno proceso de fusión y transformación.

Cómo se logró captar la señal débil

El avance tecnológico fue determinante para este logro. Según los responsables del trabajo, la sensibilidad y el ancho de banda del radiotelescopio MeerKAT permitieron captar señales extremadamente débiles a lo largo de un amplio rango de frecuencias. La capacidad de observar líneas espectrales, es decir, las “huellas dactilares químicas” del cosmos, posibilitó la identificación simultánea del hidroxilo y del hidrógeno neutro en una sola sesión, algo imposible con tecnologías anteriores.

El procesamiento de datos requirió recursos computacionales avanzados, proporcionados por el Inter-University Institute for Data Intensive Astronomy (IDIA). El equipo describe el análisis como comparable a “beber de una manguera de incendios”, debido al volumen masivo de información recolectada por MeerKAT, que genera gigabytes por segundo.

Para transformar estos datos en una señal utilizable fue necesario aplicar complejos algoritmos de calibración y limpieza, ejecutados en supercomputadoras durante días. Además, la lente gravitacional creada por una galaxia situada entre la Tierra y el objeto observado funcionó como un “telescopio natural”, amplificando la señal y haciendo posible su detección.

Nuevos caminos para explorar el universo

El hallazgo de este megamaser tan distante ofrece una nueva forma de estudiar cómo evolucionan las galaxias. Según los autores, estos objetos suelen encontrarse donde dos galaxias están chocando y fusionándose, un proceso que puede dar lugar a la formación de enormes cantidades de estrellas y, en algunos casos, a la presencia de pares de agujeros negros supermasivos. Identificar más sistemas como este ayudará a entender cómo se forman y crecen las galaxias más grandes del universo.

Además, los investigadores observan que existe una relación directa entre el brillo infrarrojo de la galaxia y la intensidad de la señal del megamaser. Esto significa que los megamasers pueden utilizarse como “marcadores” para localizar galaxias en pleno proceso de fusión y zonas donde la formación de estrellas es especialmente activa. También abren la posibilidad de estudiar los momentos previos a la unión de dos agujeros negros gigantes, un evento que produce ondas gravitacionales y que resulta clave para comprender la historia del cosmos.

Según el equipo, el hallazgo anticipa lo que será posible con futuras instalaciones como el SKA y el ngVLA (Next Generation Very Large Array), que operarán en diferentes rangos de frecuencia y permitirán una exploración más detallada del universo distante. La rapidez con la que se detectó la señal sugiere que el número de estos sistemas observables aumentará drásticamente, abriendo una nueva ventana para comprender la historia y evolución de las galaxias.