El Hubble hace hallazgos sorprendentes del Universo Temprano.

Nuevos resultados del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA sugieren que la formación de las primeras estrellas y galaxias en el Universo temprano tuvo lugar antes de lo que se pensaba. Un equipo europeo de astrónomos no ha encontrado evidencia de la primera generación de estrellas, conocidas como estrellas de la Población III, cuando el Universo tenía solo 500 millones de años.

La exploración de las primeras galaxias sigue siendo un desafío importante en la astronomía moderna. No sabemos cuándo o cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias en el Universo. Estas preguntas pueden abordarse con el telescopio espacial Hubble a través de observaciones de imágenes profundas. El Hubble permite a los astrónomos ver el Universo dentro de los 500 millones de años posteriores al Big Bang.


Nuevos resultados del telescopio espacial Hubble sugieren que la formación de las primeras estrellas y galaxias en el Universo temprano tuvo lugar antes de lo que se pensaba. Un equipo europeo de astrónomos no ha encontrado evidencia de la primera generación de estrellas, conocidas como estrellas de la Población III, cuando el Universo tenía menos de mil millones de años. Esta imagen presenta el universo primitivo.
Créditos: ESA / Hubble, M. Kornmesser y NASA.

Un equipo de investigadores europeos, dirigido por Rachana Bhatawdekar de la ESA (Agencia Espacial Europea), se propuso estudiar la primera generación de estrellas en el Universo primitivo. Conocidas como estrellas de la Población III, estas estrellas fueron forjadas a partir del material primordial que surgió del Big Bang. Las estrellas de la Población III deben haber sido hechas únicamente de hidrógeno, helio y litio, los únicos elementos que existían antes de que los procesos en los núcleos de estas estrellas pudieran crear elementos más pesados, como oxígeno, nitrógeno, carbono y hierro.

Bhatawdekar y su equipo investigaron el Universo primitivo de aproximadamente 500 millones a mil millones de años después del Big Bang al estudiar el clúster MACS J0416 y su campo paralelo con el telescopio espacial Hubble (con datos de apoyo del telescopio espacial Spitzer de la NASA y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. “No encontramos evidencia de estas estrellas de Población III de primera generación en este intervalo de tiempo cósmico”, dijo Bhatawdekar sobre los nuevos resultados.


Esta imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA muestra el cúmulo de galaxias MACS J0416. Este es uno de los seis cúmulos de galaxias que está estudiando el programa Hubble Frontier Fields, que produjo las imágenes más profundas de lentes gravitacionales jamás creadas. Los científicos utilizaron la luz intracluster (visible en azul) para estudiar la distribución de la materia oscura dentro del cluster.
Créditos: NASA, ESA y M. Montes (Universidad de Nueva Gales del Sur).

El resultado se logró utilizando la cámara de campo amplio 3 del telescopio espacial Hubble y la cámara avanzada para encuestas, como parte del programa Hubble Frontier Fields. Este programa (que observó seis cúmulos de galaxias distantes de 2012 a 2017) produjo las observaciones más profundas jamás hechas de cúmulos de galaxias y las galaxias ubicadas detrás de ellas, que fueron magnificadas por el efecto de lente gravitacional, revelando galaxias de 10 a 100 veces más débiles que las observadas anteriormente . Las masas de cúmulos de galaxias en primer plano son lo suficientemente grandes como para doblar y magnificar la luz de los objetos más distantes detrás de ellos. Esto le permite al Hubble usar estas lupas cósmicas para estudiar objetos que están más allá de sus capacidades operativas nominales.

Bhatawdekar y su equipo desarrollaron una nueva técnica que elimina la luz de las galaxias brillantes en primer plano que constituyen estas lentes gravitacionales. Esto les permitió descubrir galaxias con masas más bajas nunca antes observadas con Hubble, a una distancia correspondiente a cuando el Universo tenía menos de mil millones de años. En este punto en el tiempo cósmico, la falta de evidencia de poblaciones estelares exóticas y la identificación de muchas galaxias de baja masa respalda la sugerencia de que estas galaxias son los candidatos más probables para la reionización del Universo. Este período de reionización en el Universo temprano es cuando el medio intergaláctico neutral fue ionizado por las primeras estrellas y galaxias.

“Estos resultados tienen profundas consecuencias astrofísicas, ya que muestran que las galaxias deben haberse formado mucho antes de lo que pensábamos”, dijo Bhatawdekar. “Esto también respalda firmemente la idea de que las galaxias débiles / de baja masa en el Universo primitivo son responsables de la reionización”.

Estos resultados también sugieren que la formación más temprana de estrellas y galaxias ocurrió mucho antes de lo que se puede probar con el telescopio espacial Hubble. Esto deja un área emocionante de investigación adicional para el próximo telescopio espacial James Webb de NASA / ESA / CSA, para estudiar las primeras galaxias del Universo.

Los resultados se basan en un documento anterior de 2019 de Bhatawdekar et al., y un documento que aparecerá en un próximo número de los Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Estos resultados también se presentan en una conferencia de prensa durante la 236ª reunión de la American Astronomical Society.

El equipo europeo de astrónomos en este estudio está formado por R. Bhatawdekar y C.J. Conselice.

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, D.C.