Hace miles de millones de años, nuestro universo era mucho más pequeño y más cálido que hoy en día. Era tan pequeño y caliente que se encontraba en un estado de plasma, donde los electrones estaban separados de los núcleos atómicos. Pero cuando el universo tenía alrededor de 380.000 años, se enfrió hasta el punto en que los electrones se unieron a sus núcleos, formando una sopa de átomos neutros.
Sin embargo, las observaciones del universo actual revelan que casi toda la materia en el universo no es en absoluto neutra. La materia está ionizada y todavía presente en estado de plasma. Algo, en los miles de millones de años siguientes, indujo la reionización del gas neutro del universo y gracias al James Webb Space Telescope, estamos cerca de la solución. Los astrónomos llaman a este evento la Era de la Reionización y sospechan que ocurrió en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang.
Las hipótesis de la reionización del universo
Uno de los grandes debates en la cosmología es descubrir la fuente de la reionización. Una hipótesis es que los quásares sean los principales responsables. Los quásares son los núcleos ultraluminosos que rodean los agujeros negros supermasivos que emiten enormes cantidades de radiación de alta energía. Esta radiación podría ionizar fácilmente el cosmos. Pero el problema con esta hipótesis es que los quásares son muy raros.
Otra hipótesis sostiene que son las jóvenes galaxias en plena formación estelar las responsables. En este escenario, el proceso de ionización del gas neutro es más difuso en todo el universo. Cada galaxia individual es capaz de ionizar solo el gas en sus inmediaciones. Dado que la distribución de las galaxias es masiva en el cosmos, es probable que la reionización comience desde estos objetos.
Un equipo de astrónomos utilizó el James Webb para investigar esta hipótesis. Obviamente, no se pudo investigar directamente la radiación que sale de las galaxias. Parte de esta radiación es absorbida por miles de millones de años luz de materia que nos separa y las galaxias en cuestión. Utilizando la capacidad de James Webb para estudiar galaxias lejanas, midieron cuán compactas y ricas eran en el proceso de formación estelar. Al comparar estas galaxias con galaxias similares encontradas en el universo actual, generaron una estimación de la cantidad de radiación que emana de ellas.
Los resultados
La investigación estima que en promedio, las galaxias en el universo primordial perdieron alrededor del 12% de sus fotones de alta energía disponibles. Esta cantidad es suficiente para potencialmente reionizar todo el cosmos en un lapso de tiempo relativamente corto. Los resultados, obtenidos a partir de observaciones con James Webb, fueron publicados en la revista Astronomy & Astrophysics y destacan cuán creíble es la reionización del universo a través de las galaxias (ref.).
Sin embargo, los resultados no son concluyentes debido a las numerosas hipótesis que los investigadores tuvieron que hacer. Pero finalmente se apunta en una dirección intrigante para resolver definitivamente este enigma cósmico de larga data.