Un estudio reciente, respaldado por más de 250,000 simulaciones hidrodinámicas de alta precisión, ha revelado que los campos magnéticos que existían en los primeros instantes del universo no solo eran sorprendentemente débiles, sino que su intensidad era comparativamente similar a la de las señales eléctricas emitidas por el cerebro humano. Aunque este tipo de magnetismo es millones de veces más débil que un simple imán de nevera —se estima que alcanza apenas 0.2 nanogauss— ha dejado una huella detectable en la actualidad.
De dónde vienen estos campos magnéticos primordiales
Estos denominados campos magnéticos primordiales (PMF, por sus siglas en inglés) podrían haber surgido en una fracción de segundo tras el Big Bang, probablemente durante fenómenos como la inflación cósmica o ciertas transiciones de fase en el universo primigenio. Aunque siempre fueron extremadamente sutiles, estos campos habrían dejado su marca al ejercer una fuerza de Lorentz sobre el plasma bariónico, generando pequeñas perturbaciones que más tarde guiarían la distribución de la materia en el cosmos.
Una herramienta clave: el bosque Lyman-alfa
La estrategia clave fue analizar el bosque Lyman-alfa, un conjunto de líneas de absorción producido por hidrógeno neutro entre galaxias. Este instrumento cósmico permite explorar regiones de baja densidad, alejadas de materiales magnéticamente contaminados por galaxias, ideal para captar la influencia de los campos primordiales. El análisis del espectro de potencia revela cómo estas pequeñas alteraciones magnéticas se reflejan en la distribución del gas a distintas escalas, proporcionando una firma clara y detectable.
Simulaciones gigantescas para explorar el universo invisible
Los científicos utilizaron el código P-Gadget3 para ejecutar más de 250,000 simulaciones, incorporando distintas intensidades de campo, diversas historias térmicas y escenarios de reionización. Compararon estos modelos con observaciones reales obtenidas con los espectrógrafos UVES (VLT) y HIRES (Keck), abarcando el rango cosmológico entre z = 4.2 y z = 5.0, un periodo crucial del universo temprano. El resultado fue contundente: un modelo estándar con un campo magnético débil de aproximadamente 0.2 nanogauss encaja mucho mejor con los datos observados.
Además, este valor establece un nuevo límite superior para la intensidad de los PMF, mejorando en un factor de tres las restricciones anteriores derivadas del fondo cósmico de microondas (CMB).
Implicaciones para la formación de galaxias y futuros estudios
A pesar de su fragilidad, estos campos magnéticos primordiales jugaron un papel significativo al aumentar ligeramente la densidad en ciertas regiones del cosmic web, contribuyendo a acelerar la formación de las primeras estrellas y galaxias. La consistencia de los resultados con otros datos cosmológicos, como los del CMB, sugiere que este fenómeno es real y relevante para entender la evolución del cosmos.
Se espera que las próximas observaciones del Telescopio James Webb (JWST) permitan refinar aún más estas simulaciones y comprobar con mayor precisión el origen y la influencia de estos campos magnéticos primordiales.
