En los primeros cientos de millones de años tras el Big Bang, el universo era oscuro: aún no había estrellas y el espacio estaba lleno de hidrógeno frío. Este gas emite ondas de radio de 21 centímetros de longitud, como un susurro silencioso que nos llega a través de 13 mil millones de años. Pero a su lado rugen otras fuentes: galaxias, restos de estrellas explosivas, ruido de los instrumentos. Son miles de veces más fuertes y ahogan el hidrógeno.
Para oír el susurro, los astrónomos lo comparan con un mapa de galaxias. Las galaxias y el hidrógeno se agrupan en los mismos lugares, donde hay más materia. Normalmente se busca la correlación por pares: se toman dos puntos y se observa cuán similares son. Pero la señal del hidrógeno es más compleja: su brillo varía en manchas que no se describen con simples pares. El nuevo método, llamado kNN CDF, no mira pares, sino constelaciones enteras de vecinos: cuántos puntos cercanos hay alrededor de cada uno. Es como comparar no dos voces, sino un coro completo.
La prueba con datos artificiales mostró que el nuevo enfoque detecta la correlación incluso cuando las interferencias son fuertes, mientras que el método antiguo falla. Además, distingue escenarios de cómo las primeras estrellas encendieron e ionizaron el gas. Con la misma fracción de hidrógeno ionizado, dos modelos pueden dar las mismas correlaciones por pares, pero diferentes patrones de vecindad. Así podemos saber no solo "cuándo", sino también "cómo" el universo salió de la oscuridad.
Así, el susurro de las primeras estrellas se vuelve más audible. Comparándolo con el mapa de galaxias de una manera nueva, podemos oír detalles que antes se ahogaban en el ruido.
La onda de 21 centímetros surge cuando el electrón de un átomo de hidrógeno invierte espontáneamente su espín; esto ocurre en promedio una vez cada 11 millones de años para un átomo, pero hay tanto hidrógeno que la señal sigue siendo perceptible.
En la novela de Stanisław Lem "La voz del amo", los científicos intentan descifrar una misteriosa señal del espacio que se ahoga en el ruido; una lucha similar contra las interferencias se libra también en la búsqueda de la radiación de 21 centímetros.