Lumina simula cómo la luz transformó el universo temprano

Durante sus primeras etapas, el universo no era transparente. Tras enfriarse luego del Big Bang, gran parte de su materia quedó en forma de gas de hidrógeno neutro, capaz de absorber la radiación. Una nueva simulación llamada Lumina reconstruye cómo las primeras galaxias y otras fuentes energéticas fueron modificando ese gas hasta dejar pasar la luz por grandes regiones del cosmos.

El proyecto sigue unos 2.000 millones de años de evolución cósmica, desde aproximadamente 45 millones de años después del Big Bang. En un volumen de 500 megapársecs —cerca de 1.600 millones de años luz de lado— el cálculo combina materia oscura, gas, formación de estrellas y el recorrido de la radiación. La meta no es observar directamente el pasado, sino construir un universo virtual cuyas consecuencias puedan compararse con las observaciones de telescopios actuales y futuros.

Una de las transformaciones que reproduce es la reionización del hidrógeno. La luz ultravioleta emitida por las estrellas de las primeras galaxias podía arrancar electrones de los átomos de hidrógeno. Ese cambio reducía la capacidad del gas para bloquear la luz. Lumina también incorpora la reionización del helio, que requiere radiación más energética y que, según el modelo, estuvo ligada sobre todo a agujeros negros supermasivos en etapas activas de crecimiento.

La escala del cálculo es parte central de su aporte. Los investigadores hicieron evolucionar alrededor de 500.000 millones de elementos entre partículas de materia oscura y celdas de gas. Esto permite conectar estructuras muy amplias con el surgimiento de galaxias individuales, sin tratar esos procesos como problemas completamente separados. Los resultados sugieren que las galaxias tempranas tuvieron un papel dominante en la transformación del hidrógeno, mientras que los agujeros negros activos influyeron más en el helio.

Una simulación no es una película definitiva de lo que ocurrió. Depende de las condiciones iniciales elegidas y de cómo el modelo representa procesos que no se pueden seguir en todos sus detalles, como la formación estelar y la interacción de la radiación con el gas. Por eso, su valor aumenta si sus predicciones coinciden con mediciones de galaxias muy lejanas y de la distribución de materia en el universo temprano. Esa comparación puede ayudar a precisar qué fuentes iluminaron primero el cosmos y en qué ritmo cambió su transparencia.