Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/309/13
México, D.F., 2 de septiembre de 2013

• Isla Guadalupe, uno de los mejores lugares en el mundo para desarrollar investigación astronómica, es el sitio donde se realizará un ambicioso proyecto internacional

Localizada a 241 kilómetros de la costa de Baja California, en el océano Pacífico, la Isla Guadalupe es una de las mejores zonas radio-silentes del planeta.
Foto: NASA.
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En uno de los sitios de excepcionales condiciones naturales con los que cuenta México, libre del impacto de las grandes ciudades, un grupo internacional de astrofísicos pertenecientes a diversos centros de investigación, ha instalado la que podría ser considerada una máquina del tiempo para buscar las primeras estrellas que se formaron alrededor de 200 millones de años después de la Gran Explosión, mejor conocida como el Big Bang.

Omar López Cruz, astrofísico del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y miembro de la Academia Mexicana de Ciencias, explicó que el proyecto internacional Sonda Cosmológica de la Isla Guadalupe para la Detección de Hidrógeno Neutro a Alto Corrimiento al Rojo (Sci-Hi), busca conocer más sobre la época “oscura” del universo.

“Sci-HI es un proyecto ambicioso que trata de detectar la firma espectral global producida por la formación de las primeras estrellas y galaxias luego de la Gran Explosión, evento que reconocemos como el inicio de la formación del universo y ocurrió hace 13 mil 700 millones de años”, señaló López Cruz.

La firma espectral se refiere al hidrógeno neutro, el átomo más abundante en el universo que se produce mediante la interacción del núcleo (protón) y el electrón que es visible en la longitud de onda de 21 centímetros.

Los procesos físicos que dan lugar a la formación de las estrellas, como los de excitación de la línea de 21 cm., del hidrógeno son conocidos, pero hasta el momento nadie los ha detectado directamente a esa temprana edad del universo (200 millones de años después de la Gran Explosión).

Uno de los pilares del Big Bang está marcado en el fondo de radiación cósmica, que indica la primera vez que el universo se volvió lo suficientemente transparente para dejar escapar la luz; en ese momento el universo tenía 500 mil años y su temperatura era de 3 mil 500 grados Celsius.

“Dicha radiación llenó todo el universo. Hemos detectado esa luz primigenia, la hemos medido, nos informa que el universo tiene una temperatura finita, pero también evidencia las semillas que más tarde revelarán la estructura de gran escala del universo trazada, en la actualidad, por las galaxias”.

Omar López mencionó que, sin embargo, durante mucho tiempo el universo permaneció a oscuras, cubierto con un manto gaseoso compuesto de una mezcla hidrógeno y helio. De esa etapa no se puede identificar a ninguna estrella, planeta o galaxia, solo el fondo de radiación cósmica que disminuye su intensidad a medida que el universo se expande y se enfría. Por más de 300 millones de años –agregó el investigador- el universo permaneció sumido en una “edad oscura”, es durante esta etapa cuando se formaron las primeras estrellas, las cuales se cree eran muy calientes y que llegaban a tener más de 100 veces la masa del Sol. “Dichas estrellas tendrían una vida muy corta pero contribuyeron dramáticamente al enriquecimiento químico del universo.”

Un sitio excepcional

El astrofísico explicó que Isla Guadalupe, localizada a 241 kilómetros de la costa de Baja California, en el océano Pacífico, es una de las mejores zonas radio-silentes del planeta, por lo que resulta el sitio idóneo para llevar a cabo el proyecto.

“El detector de Sci-HI es muy sensible y no pude funcionar en las grandes ciudades, pues se satura”, precisó el coordinador del proyecto junto con el doctor Jeffrey Peterson del Departamento de Física del Carnegie Mellon University, en Estados Unidos, y cuenta con el apoyo de especialistas del Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica, la Universidad de Bristol, en Reino Unido; el INAOE, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, los Institutos de Astronomía e Investigaciones Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México y la Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politécnico Nacional.

Se sabe que entre más alejados se encuentran los objetos de nosotros es más difícil captarlos, pero los investigadores desde hace tiempo encontraron que entre más fríos y lejanos son pueden ser revelados como una especie de línea roja, fenómeno que ha sido llamado “corrimiento al rojo”.

Para su detección es necesario evitar las transmisiones de televisión o de radio, por lo que los astrofísicos buscaron los lugares más alejados de los grandes centros de población. “México es privilegiado en este sentido”, dijo López Cruz.

El hidrógeno neutro (HI) produce una emisión característica que es conocida como la transición de 21 cm., por producirse en la longitud de onda de 21.1061 cm., lo cual equivale a 1420.4057 megahertz en frecuencia, dicha transición es común en nuestra galaxia y en otras galaxias ricas en gas.

La emisión del hidrógeno de 21 cm., cae en el rango donde operan los teléfonos celulares, muy cerca de la longitud de onda de operación de los transmisores de internet inalámbricos y los hornos de microondas. Sin embargo – continuó el miembro de la AMC- si queremos detectar la emisión de 21 cm., dentro de la Época de la Reoinzación entonces tenemos que buscar en longitudes de onda más largas y existen muy pocos lugares en la Tierra libres de la presencia de ondas de radio o televisión, a tales lugares les llamaremos zonas radio-silentes.

“Encontramos que la Zona del Silencio en la frontera de Chihuahua, Coahuila y Durango era un excelente sitio, pero al seguir explorando encontramos que Isla Guadalupe era en realidad uno de los mejores en todo el mundo. Aún nos falta explorar Isla Socorro en el Archipiélago de las Islas Revillagigedo que se encuentra a 500 kilómetros al suroeste de Cabo San Lucas, Baja California Sur. Estas islas son patrimonio de México y conforman a la Zona Económica Exclusiva. Con las actividades científicas como Sci-HI apoyamos el uso y ejercicio de la soberanía sobre dicho territorio”, sostuvo enfático Omar López Cruz.

El proyecto de investigación recibe apoyo del INAOE, de Carnegie Mellon University, el Grupo de Ecología y Conservación de Islas, la Secretaría de Marina Armada de México, la Cooperativa Abuloneros y Langosteros de Ensenada y, recientemente, del gobierno de Taiwán.

Por el momento, los especialistas trabajan con dos prototipos de equipos que han mostrado ser exitosos, en cuanto tengan acceso a mayor presupuesto esperan entrar en la tercera etapa del proyecto que es la operación del experimento Sci-HI por tres años consecutivos.

Belegui Beccelieri