La primera generación de estrellas en el Universo

Estas estrellas previamente teóricas habrían sido detectadas en una galaxia particularmente brillante y distante. Un gran resultado!

La vida de las estrellas es un ciclo perpetuo: una nube de gas se desploma y forma una estrella; consume los elementos ligeros que transforma en elementos más pesados por reacciones de fusión termonuclear; finalmente, muere expulsando su gas al medio interestelar, alimentando una nube que se desplomará de nuevo para formar otras estrellas…

La primera generación de estrellas en el Universo

Si retrocedemos en el tiempo -que es como mirar muy lejos en el Universo- podríamos ver teóricamente la primera generación de estrellas. Se supone que estas estrellas, conocidas como la población III, están formadas únicamente por los elementos luminosos producidos en los primeros minutos del Universo (hidrógeno, helio y trazas de litio), pero nunca se han observado antes. David Sobral, de la Universidad de Lisboa, Daniel Schaerer, la Universidad de Ginebra y el CNRS, y sus colegas pueden haber detectado por primera vez estas estrellas de la población III.

Las estrellas no nacieron inmediatamente después del nacimiento del Universo: tomó varios cientos de millones de años para que las nubes de gas primordial se derrumbaran bajo su propio peso y dieran a luz a las primeras estrellas.

Estas estrellas de la población III son colosales

Hasta 1.000 veces más masivas que el Sol y muy calientes, queman su combustible -sintetizando elementos tan importantes como el carbono, nitrógeno u oxígeno- en unos pocos millones de años antes de explotar en supernova. Sus restos son el material de partida para las generaciones posteriores de estrellas, conocidas como Poblaciones II (estrellas antiguas que contienen pocos elementos pesados) y I (estrellas ricas en elementos pesados, como el Sol).

Muy distantes, las estrellas de la población III nunca pudieron ser observadas, pero son activamente buscadas porque su existencia es indispensable para comprender la historia de las estrellas. Sin embargo, el equipo de David Sobral pudo haberlos rastreado gracias al programa de observación COSMOS que sondea el Universo Profundo.

Al combinar los datos del telescopio Subaru y el Observatorio Keck en Hawai, el VLT (Very Large Telescope) en Chile y el telescopio espacial Hubble, los investigadores descubrieron varias galaxias distantes, tres veces más brillantes que las otras galaxias a esa distancia, correspondientes al universo de 800 millones de años de antigüedad.

El espectro de esta brillante galaxia, llamada CR7 (para COSMOS corrimiento hacia el rojo 7), indica la presencia de helio ionizado -señal de una fuente de temperatura muy alta- y la ausencia de elementos más pesados: la firma esperada para las estrellas de población III. Además, CR7 también tiene fuentes más avanzadas, estrellas de población II, lo que indica la coexistencia de diferentes generaciones estelares.

¿Cómo explica esta mezcla? Para David Sobral, el colapso de algunas nubes puede haber sido retrasado por la formación de las primeras estrellas, que calentaron el gas circundante. Pero si estas nubes han conservado su composición primordial, finalmente se han derrumbado, formando estrellas de la población III que pueden ser descritas como “tardías”.

En el CR7, los astrónomos asistirían así a la última etapa de la era de las estrellas de Población III. Esto sería una buena noticia, porque significa que estas estrellas serían observables con los instrumentos actuales. Se estimó que la primera generación de estas estrellas sólo sería visible con el futuro James Webb Space Telescope planeado para 2018.

Ya se han planeado observaciones adicionales para el VLT, el Telescopio Espacial Hubble y el interferómetro ALMA. Definitivamente excluirán escenarios alternativos para explicar los espectros de CR7, tales como núcleos de galaxias activas, estrellas Wolf-Rayet o colapso de gas primario directamente en agujeros negros. Los astrónomos también esperan descubrir otras galaxias como CR7, donde se esconden estrellas de la población III.