La colaboración MeerKLASS acaba de publicar la primera medición directa de la distribución a gran escala del hidrógeno neutro en el universo. La señal se emitió hace unos 4 500 millones de años. Para extraerla, los investigadores usaron las 64 antenas del radiotelescopio sudafricano MeerKAT, cada una como un telescopio independiente. La detección alcanza 6,2 sigma. El artículo aparece en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Un susurro 10 000 veces más débil que el estruendo del cielo

El hidrógeno neutro es el elemento más abundante del universo. Es el gas frío que alimenta la formación de estrellas y llena el espacio entre las galaxias. Su distribución dibuja la red cósmica, esa malla de filamentos y vacíos que estructura el universo a muy gran escala. Hasta ahora, los cosmólogos la cartografiaban localizando galaxias una por una. MeerKLASS mide otra cosa, la emisión del hidrógeno en sí, sin pasar por las galaxias.

La señal observada viene de lejos. Su corrimiento al rojo es de 0,42. Esa cifra mide cuánto ha estirado la expansión del universo la luz del gas. Cuanto más tiempo viaja una luz, más se alarga su onda y mayor es el corrimiento. Un corrimiento de 0,42 corresponde a una señal emitida hace unos 4 500 millones de años, cuando el universo tenía un poco más de 9 000 millones de años.

La dificultad se resume en un número, unas 10 000. Las emisiones parásitas del cielo, las de las galaxias, el gas galáctico y las fuentes de radio, son unas 10 000 veces más fuertes que la señal del hidrógeno. El equipo compara el ejercicio con seguir una conversación susurrada en la primera fila de un concierto de rock. La solución se resume en una palabra, cruzar. Las 64 antenas producen mapas independientes, tomados en momentos distintos. La señal cósmica aparece en el mismo lugar en todos los mapas. Los defectos propios de una antena o de una noche cambian de un mapa a otro. Al comparar los mapas entre sí, los investigadores resaltan lo común y borran el resto.

El resultado es una detección de 6,2 sigma, en un artículo publicado el 3 de noviembre de 2026. En física, una señal de ese nivel basta para hablar de detección. Una probabilidad tan baja de toparse con una fluctuación del ruido por azar es lo que separa una medición real de una casualidad.

Una gran antena parabólica blanca SKA-Mid en primer plano, rodeada de vehículos de mantenimiento, con antenas MeerKAT al fondo.
La antena SKA-Mid fotografiada en el sitio del Karoo, con antenas MeerKAT al fondo. La red MeerKAT, cuyas 64 antenas aportaron los datos de MeerKLASS, comparte el sitio con el futuro SKA-Mid. Crédito: SKAO.

Cómo se escucha el hidrógeno

Todo empieza con un átomo. El hidrógeno neutro, un protón y un electrón, emite de forma natural una onda de radio muy larga, de 21 centímetros. Su frecuencia en reposo es de 1 420 megahercios. La línea es débil, pero está en todas partes, porque el hidrógeno está en todas partes. Al viajar, la luz se estira con la expansión del universo. Su longitud de onda dice por tanto en qué época se emitió. Es un poco como reconocer una voz conocida cuyo tono baja a medida que se aleja.

En los datos de MeerKLASS, la línea llegó entre 971,2 y 1 023,6 megahercios. La diferencia con 1 420 megahercios codifica el corrimiento de 0,42. Para cartografiar el cielo, el equipo no buscó galaxias individuales. Midió la intensidad total de la línea en grandes píxeles. La técnica se llama cartografía de intensidad. Consiste en escuchar el murmullo de una multitud en lugar de las voces una por una, y ese murmullo basta para saber dónde está la multitud.

Queda el instrumento. Los radiotelescopios suelen combinar sus antenas en un interferómetro, una técnica que hace interferir las señales para obtener una imagen muy nítida. Pero un interferómetro pierde las grandes estructuras difusas, justo las que interesan a la cosmología. MeerKLASS tomó el camino contrario. Cada antena de 13,5 metros barrió el cielo por su cuenta. Se pierde nitidez, se gana velocidad y acceso a las grandes escalas.

La campaña de 2021 cubrió unos 236 grados cuadrados de cielo, repartidos en 41 bloques de aproximadamente 1,5 hora. Se conservaron unas 60 horas de datos, reducidas a unas 40 tras filtrar las interferencias de radio. El comunicado de la Universidad de Portsmouth redondea a 250 grados cuadrados, más o menos 1 250 veces la superficie de la Luna llena. El artículo científico, en cambio, mantiene 236 grados cuadrados. Es la misma medición, vista con dos precisiones distintas.

Esquema en cuatro etapas: el hidrógeno emite una onda de radio, la expansión la estira, cada antena barre el cielo y los mapas se cruzan para hacer emerger la señal.
El mecanismo en cuatro etapas. La señal cósmica es común a todos los mapas independientes, el ruido y las interferencias no. Esquema: Tracker-1, a partir de MeerKLASS Collaboration, MNRAS 2026.
El centro de la Vía Láctea visto por MeerKAT en ondas de radio, con un recuadro infrarrojo del James Webb arriba a la derecha.
El centro de la Vía Láctea visto por MeerKAT en ondas de radio, con un recuadro infrarrojo del James Webb. El campo principal muestra el centro galáctico, el recuadro la región de Sagitario C. Ilustración de la sensibilidad de MeerKAT, no el mapa de hidrógeno de MeerKLASS. Crédito: NASA/ESA/CSA/STScI/SARAO.

Lo que cambia esta medición

El resultado no se reduce a una detección. Demuestra que la cartografía de intensidad funciona. Hasta ahora, los resultados de MeerKLASS se apoyaban en una muleta, la correlación con catálogos de galaxias. En 2023, la comparación con las galaxias del relevamiento WiggleZ había dado una detección de 7,7 sigma. Esta vez, el equipo mide el agrupamiento del hidrógeno solo, sin galaxias que sirvan de guía. Ese es el sentido de la palabra directa.

A largo plazo, la técnica debe cartografiar la historia de la expansión del universo. La energía oscura, esa componente misteriosa que acelera la expansión, y la constante de Hubble, que mide la velocidad actual de esa expansión, figuran entre los grandes enigmas de la cosmología. Los mapas de hidrógeno pueden restringirlas trazando la estructura del universo en distintas épocas. Una previsión publicada en 2026 da la medida del reto. Combinada con ondas gravitacionales, la cartografía de intensidad reduce la incertidumbre sobre la constante de Hubble un 61 % para MeerKLASS y un 53 % para el futuro SKA-Mid, la parte sudafricana del gran radiotelescopio SKA. Todavía no es una medición, es un objetivo creíble.

MeerKAT es un precursor de ese radiotelescopio. El mismo método, aplicado a relevamientos más amplios, debe remontarse más atrás en el tiempo. La colaboración reúne a investigadores de siete países y tres continentes, y trabaja en este proyecto desde hace una década. Mário Santos, su investigador principal en la Universidad del Cabo Occidental, lo considera un hito para instalar la cartografía de intensidad a 21 cm como herramienta de cosmología. Otros instrumentos siguen la misma pista, como el telescopio espacial Euclid de la ESA, que cartografía la expansión con la luz de las galaxias.

Cronología en seis hitos del proyecto MeerKLASS, de 2016 a la medición directa de 2026.
Seis hitos, del primer artículo que describe el proyecto en 2016 a la medición directa de 2026. La medición directa llega después de un sondeo piloto, una campaña profunda y una primera detección por correlación cruzada. Esquema: Tracker-1, a partir de MeerKLASS Collaboration, MNRAS 2026.

Para ir más lejos