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29 de Junio de 2015
Astronomía

Posibles indicios de la primera generación de estrellas que se formaron en el universo

Se pensaba que su detección no era posible con los telescopios actuales.

Recreación artística de la galaxia CR7: Un equipo de astrónomos podría haber localizado en esta galaxia distante un cúmulo de estrellas formadas a partir del gas original creado tras la gran explosión. [ESO/M. Kornmesser.]

Un equipo de astrónomos ha avistado el que podría ser el primer cúmulo conocido de estrellas primordiales: astros formados a partir del gas original creado tras la gran explosión y cuya muerte inyectó las primeras muestras de carbono, oxígeno y otros elementos químicos en el medio cósmico. La posibilidad llega como una grata sorpresa para los expertos, que no esperaban que tales objetos estuviesen al alcance de los telescopios actuales.

Las primeras estrellas que iluminaron el cosmos solo estaban compuestas por hidrógeno, helio y trazas de litio, los únicos elementos químicos que se crearon en la gran explosión. Nacidas cuando el universo apenas contaba unos cientos de millones de años, se cree que tales estrellas fueron cientos de veces mayores que el Sol y que solo vivieron unos pocos millones de años antes de estallar en forma de supernovas. Aquellas explosiones enriquecieron el medio cósmico con elementos químicos más complejos, a partir de los cuales se formó la segunda generación de estrellas. Hasta ahora, sin embargo, nadie había observado ningún representante de dichos astros primigenios.

Un equipo liderado por David Sobral, de la Universidad de Lisboa, tal vez haya detectado un cúmulo tardío de estrellas primordiales en una de las galaxias distantes más brillantes observadas hasta la fecha. Los astros, que debido a su lejanía se ven tal y como eran unos 800 millones de años después de la gran explosión (el 6 por ciento de la edad actual del universo), parecen primordiales en su composición. Aunque, extrañamente, residen en una galaxia en la que también hay estrellas de segunda generación.

«Hasta ahora todos los trabajos sobre estos astros eran puramente teóricos», explica Sobral. «Nos hallamos ante las primeras observaciones que podrían poner a prueba la multitud de teorías existentes sobre ellos y que podrían ayudarnos a entender cómo se formaron». Los resultados, que aparecieron el pasado mes de abril en el repositorio de artículos científicos arXiv, han sido aceptados para su publicación en The Astrophysical Journal.

La pista de CR7

Estudiar estrellas tan antiguas implica observar galaxias muy distantes. Su luz tarda miles de millones de años en llegar hasta la Tierra, por lo que revela cómo eran tales objetos durante la infancia del universo. No obstante, dicha luz es muy tenue y, por tanto, muy difícil de detectar. La corta vida de aquellos primeros astros también complica dar con ellos.

La sorpresa llegó después deque Sobral y un equipo internacional de astrónomos barrieran el cielo con el telescopio Subaru, en Hawái. Tras emplear otros tres telescopios para escudriñar algunas galaxias especialmente brillantes, detectaron una intrigante señal procedente de una a la que bautizaron COSMOS Redshift 7, nombre que eligieron para que sus siglas fuesen CR7, las mismas por las que es conocido el futbolista portugués Cristiano Ronaldo.

El espectro de CR7 reveló que el objeto contenía helio ionizado: una señal de que la fuente se encontraba a temperaturas extraordinariamente elevadas. Pero, a tales temperaturas, cualquier carbono u oxígeno también tendría que estar ionizado, explica Sobral. La luz del objeto no mostró ningún rastro de la presencia de tales elementos, lo que sugiere con fuerza la posibilidad de que la radiación proceda de estrellas de la primera generación. (Por motivos históricos, estos objetos se conocen como estrellas de la población III, ya que fueron postuladas después de que los astrónomos se acostumbrasen a una clasificación que dividía las estrellas en solo dos poblaciones.)

Hogar extraño

Sin embargo, CR7 no es el tipo de galaxia en la que los astrónomos esperarían haber encontrado estrellas primordiales, ya que también alberga estrellas de segunda generación, formadas a partir del material expulsado tras la muerte de sus predecesoras. Al respecto, Sobral y sus colaboradores han propuesto que tal vez se trate de estrellas de primera generación tardías, nacidas a partir de una nube de gas primordial que, por algún motivo, no se enfrió y colapsó antes, quizá debido a la radiación emitida por otras estrellas previas. El hecho de que hayan surgido más tarde que otras de su clase también explicaría por qué fue posible avistarlas con el telescopio Subaru.

Que una población de estrellas primordiales se haya formado en una galaxia evolucionada y de gran tamaño como CR7 plantea algunos inconvenientes a la interpretación de Sobral y su equipo. Pero esta es probablemente la menos exótica de todas las posibles, apunta Naoki Yoshida, astrofísico de la Universidad de Tokio. Una explicación alternativa podría ser que la emisión observada proceda de un agujero negro supermasivo formado directamente a partir del colapso de una nube de gas prístino. No obstante, dicha posibilidad sería «aún más espectacular», añade Sobral.

Hasta ahora, los astrónomos pensaban que la detección de estrellas primordiales tendría que esperar a la llegada de un instrumento como el telescopio espacial James Webb, de la NASA. Con un coste previsto de 9000 millones de dólares y un lanzamiento programado para 2018, se espera que dicho observatorio sea capaz de remontarse más atrás en la historia cósmica que ningún otro. Pero si Sobral y sus colaboradores están en lo cierto, algunos de los astros más antiguos del universo estarían al alcance de los telescopios actuales. De hecho, ya se conocen otras galaxias semejantes a CR7 que bien podrían albergarlos. «Tal vez ya los estemos observando», concluye Sobral.

Una versión gratuita del artículo técnico se encuentra disponible en el repositorio arXiv.

—Elizabeth Gibney / Nature News

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