פרופ' רנן ברקנא חוקר את התפתחות הכוכבים הראשונים. הוא בונה מודלים על מנת לנבא את תכונות הגלקסיות שבהן נוצרו הכוכבים הראשונים, וחוקר דרכים לצפות בהן, בעיקר באמצעות קרינת רדיו ממימן באורך גל של 21 ס"מ.
בשנת 2012 פורסם מחקר בראשותו שהציע שיטה חדשה לגילוי הכוכבים הראשונים מהתקופה המוקדמת שבה גיל היקום היה רק אחוז אחד מגילו הנוכחי.
פרופ' ברקנא סיים דוקטורט ב- MIT בגיל 23. אחרי משרות פוסט-דוקטורט במכון ללימודים מתקדמים (IAS) בפרינסטון ובמכון הקנדי לאסטרופיסיקה תאורטית (CITA), קיבל משרה באוניברסיטת תל-אביב בגיל 28.