06 Jul Buscando las estrellas más antiguas del Universo
Según un reciente estudio, un equipo de científicos puede haber encontrado por primera vez evidencia de las estrellas más antiguas del Universo, gracias a la capacidad del Telescopio espacial James Webb (JWST) para escudriñar objetos cosmológicos de épocas muy remotas cercanas al Big Bang.
El hidrógeno y el helio son los elementos más comunes del Universo: Son los restos atómicos del Big Bang y constituyen más del 99% de los átomos del Universo.
Todos los demás elementos, desde el carbono hasta el hierro y el oro, se crearon mediante procesos astrofísicos como la fusión nuclear en los núcleos de las estrellas, explosiones de supernovas y colisiones de enanas blancas y estrellas de neutrones.
Una cuestión de «metales»
En Astrofísica, cualquier elemento más pesado que el helio se dice que es metálico y la metalicidad de un medio se mide por la abundancia relativa de estos elementos en ese medio.
Puesto que los procesos astrofísicos que han dado lugar a los elementos “metálicos” han ocurrido a lo largo de la historia del Universo y continúan ocurriendo, la fracción de “metales” en el Universo ha aumentado con el tiempo.
Debido a esto, una de las formas en que categorizamos las estrellas es por la cantidad de metales que vemos en sus espectros. Esto se conoce como la metalicidad de una estrella. Con la metalicidad, los astrónomos clasifican las estrellas en tres poblaciones:
- Población I: Como nuestro Sol, tienen la mayor cantidad de metales. Por lo general, son las estrellas más jóvenes y las que tienen más probabilidades de tener sistemas planetarios.
- Población II: Tienen menos metales. Son una población más antigua, por lo que la mayoría de ellas son estrellas enanas rojas. Hubo muchas estrellas grandes de Población II en el pasado, pero hace mucho tiempo que murieron, dejando enanas blancas y estrellas de neutrones. Las nubes remanentes de estas estrellas muertas proporcionaron la materia prima a partir de la cual se formaron las estrellas de Población I.
- Población III: Son las primeras estrellas en aparecer y, por tanto, las estrellas más antiguas del Universo. Sin apenas metalicidad y carentes de elementos pesados para aumentar su densidad, eran monstruosamente grandes: Brillantes estrellas azules de hidrógeno-helio, cientos de veces más masivas que nuestro Sol, pero de vidas muy cortas. Estas estrellas bisabuelas, arrojaron los primeros metales al espacio con su muerte violenta y explosiva y desaparecieron mucho antes de que se formara nuestro Sol.
GN-z11, una de las galaxias más distantes jamás observada
Pero gracias a la velocidad finita de la luz, cuanto más profundo miramos en el cosmos, más en el pasado podemos ver. Así que un equipo de astrónomos ha estudiado algunas de las galaxias más distantes en busca de evidencia de estas primeras estrellas empleando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y han obtenido imágenes de galaxias increíblemente distantes.
El equipo observó las líneas espectrales de una región cercana a GN-z11, una de las galaxias más distantes jamás observada, con un desplazamiento hacia el rojo de aproximadamente z = 10,6, lo que significa que la vemos en un momento en que el Universo tenía solo 400 millones de años.
Es decir, poco después de que se formaran las primeras estrellas, por lo que gran parte de la galaxia probablemente esté compuesta por estrellas de la Población II. Pero las estrellas de Población III, las estrellas más antiguas del Universo, todavía podrían haberse estado formando en el halo de gas que rodea la galaxia.
Una fuerte línea espectral
Las líneas espectrales de esta región del halo muestran una fuerte línea He II λ 1640, que es el tipo de línea emitida por el helio a temperaturas extremas.
Normalmente, un gas interestelar tan caliente tiene líneas brillantes de elementos “metálicos”, pero esta región no. Así que la región He II parece ser una mezcla de gas hidrógeno y helio que ha sido fuertemente ionizado:
- Una posibilidad es que la región del halo pueda haber sido excitada por un núcleo galáctico activo (AGN) en el centro de GN-z11, pero la temperatura estimada del gas del halo y su distancia de la galaxia no se ajusta realmente al modelo AGN.
- La otra alternativa es que la región del halo haya sido ionizada por estrellas masivas de Población III: Según el nivel de ionización, estas estrellas habrían sido unas 500 veces más masivas que el Sol, lo que se encuentra en el rango de masa hipotético de las estrellas de Población III.
Este estudio no es suficiente para probar la presencia de estrellas de Población III, pero es un argumento convincente. Se necesitan más observaciones de estas galaxias distantes, y gracias al JWST, estamos empezando a obtenerlas.
Fuentes:
Has JWST Finally Found the First Stars in the Univese? – Universe Today
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