Estas galaxias, 100 veces más numerosas, podrían estar detrás del “nacimiento de la luz” unos 1.000 millones de años tras el Big Bang

El universo no siempre fue transparente. Hubo un tiempo en el que la luz apenas podía viajar libremente, atrapada en una especie de niebla cósmica formada por hidrógeno neutro. Comprender cómo se disipó esa niebla es una de las grandes preguntas de la cosmología moderna, porque marca el momento en que el cosmos pasó de la oscuridad a un estado iluminado y estructurado.

El trabajo científico en el que se basa este artículo aborda precisamente ese problema. Lo hace con una combinación de observaciones extremadamente profundas y técnicas que permiten detectar galaxias muy débiles, casi invisibles hasta ahora. La clave no está solo en observar más lejos, sino en observar mejor, captando señales que durante décadas habían quedado fuera de alcance.

El misterio de la reionización cósmica

Uno de los grandes hitos en la historia del universo es la llamada reionización, un proceso en el que el hidrógeno neutro se transformó en plasma ionizado. Este cambio permitió que la luz viajara sin obstáculos a través del espacio. Sin embargo, durante mucho tiempo no estuvo claro qué fuentes de energía habían provocado ese cambio.

Algunos modelos proponían que los responsables eran objetos muy energéticos, como los agujeros negros activos o las galaxias más brillantes. Estas fuentes pueden emitir grandes cantidades de radiación capaz de arrancar electrones de los átomos. Pero había un problema: no parecían suficientes para explicar todo el fenómeno.

El propio artículo señala que la identificación de estas fuentes “ha sido objeto de intenso debate”, lo que refleja la falta de consenso durante años. La dificultad principal radica en que las fuentes más débiles, que podrían ser numerosas, son también las más difíciles de observar. Y sin datos directos, cualquier explicación quedaba incompleta.

Cómo observar lo casi invisible

El avance clave de este trabajo es metodológico. Los investigadores aprovecharon un fenómeno conocido como lente gravitatoria, en el que la gravedad de un cúmulo de galaxias amplifica la luz de objetos situados detrás. Esto permite observar galaxias que, de otro modo, serían demasiado débiles.

En concreto, se estudiaron galaxias extremadamente tenues, con luminosidades muy por debajo de lo habitual. El propio paper describe que alcanzan niveles de una fracción mínima del brillo típico de una galaxia.

Gracias a esta amplificación, se pudieron analizar en detalle sus propiedades mediante espectroscopía. Esto permitió medir no solo su distancia, sino también características físicas clave como su masa, edad y capacidad de producir radiación ionizante.

Los resultados muestran que estas galaxias son muy pequeñas, con masas estelares bajas y edades de apenas unos millones de años. Además, presentan colores muy azules, lo que indica poblaciones estelares jóvenes y poco polvo, condiciones ideales para producir radiación energética.

El papel oculto de las galaxias enanas

Aquí aparece el resultado central del estudio. Las galaxias más débiles no solo existen en gran número, sino que además son sorprendentemente eficientes produciendo radiación ionizante.

El artículo lo resume con una cifra clave, una frase que puede echar para atrás al lector: “encontramos que las galaxias débiles… producen fotones ionizantes con log(ξion)=25.80 ± 0.14, un factor 4 mayor que los valores comúnmente asumidos”. Lo que nos importa: esta eficiencia es mucho más alta de lo esperado en modelos anteriores.

Y esto cambia el panorama. No se trata solo de cuántas galaxias hay, sino de cuánto contribuye cada una. Si muchas galaxias pequeñas son muy eficientes, su impacto conjunto puede ser enorme.

Los datos indican que estas galaxias son además mucho más abundantes que las grandes. Los estudios complementarios sugieren que pueden ser hasta 100 veces más numerosas, lo que multiplica su efecto colectivo.

En conjunto, esto implica que estas galaxias débiles podrían haber producido suficientes fotones para transformar el estado del universo. Como señala el paper, “la tasa de fotones ionizantes excede la necesaria para la reionización, incluso con fracciones de escape del orden del cinco por ciento”.

Cuánta radiación escapa realmente

Un punto clave en este tipo de estudios es la llamada fracción de escape (fesc), que mide qué parte de la radiación logra salir de la galaxia y llegar al espacio intergaláctico.

Durante años, muchos modelos asumían valores relativamente altos, en torno al 20%, para explicar la reionización. Sin embargo, este trabajo sugiere que no hace falta tanto.

Los resultados indican que valores cercanos al 5% podrían ser suficientes si se tiene en cuenta la alta eficiencia de estas galaxias. Esto es importante porque mediciones en galaxias cercanas suelen dar valores bajos, lo que generaba una aparente contradicción con los modelos.

Además, los investigadores utilizan indicadores indirectos para estimar esta fracción, como el color ultravioleta de las galaxias. Aunque estos métodos tienen incertidumbres, los valores obtenidos encajan bien con la hipótesis general.

También se observa que estas galaxias tienen tasas de formación estelar muy intensas en relación con su tamaño, lo que favorece la liberación de radiación. Sus pequeñas dimensiones y baja gravedad facilitan que la energía escape al espacio.

Un universo construido desde lo pequeño

Este trabajo refuerza una idea que ha ido ganando peso en los últimos años: que los procesos más importantes del universo temprano no siempre estuvieron dominados por los objetos más grandes o brillantes.

Las galaxias enanas, durante mucho tiempo ignoradas por su debilidad, aparecen ahora como actores fundamentales. No por su tamaño individual, sino por su número y su eficiencia.

Aun así, los propios autores señalan una limitación importante. Se trata de que el estudio se basa en una región relativamente pequeña del cielo. Esto deja abierta la posibilidad de variaciones en otras zonas del universo.

Por eso, el siguiente paso será ampliar las observaciones y confirmar si este comportamiento es general. Si se confirma, el cambio en nuestra comprensión del universo temprano será profundo.