El telescopio espacial Hubble de la NASA ha marcado un nuevo y fascinante hito: detectar la luz de una estrella que existió dentro de los primeros mil millones de años tras el nacimiento del universo en el big bang, es la estrella más lejana que se ha visto hasta la fecha.
El record anterior a este hallazgo, fue detectado por el Hubble en 2018. Esa estrella existía cuando el universo tenía unos 4.000 millones de años, o el 30 por ciento de su edad actual, en un momento al que los astrónomos se refieren como “desplazamiento al rojo 1,5”. Los científicos usan la palabra “desplazamiento hacia el rojo” porque a medida que el universo se expande, la luz de los objetos distantes se estira o “desplaza” a longitudes de onda más largas y rojas, a medida que viaja hacia nosotros.
La estrella recién detectada está tan lejos que su luz ha tardado 12.900 millones de años en llegar a la Tierra, y se nos aparece como cuando el universo tenía solo el 7 por ciento de su edad actual, con un corrimiento al rojo de 6,2. Los objetos más pequeños vistos anteriormente a una distancia tan grande son cúmulos de estrellas, incrustados dentro de las primeras galaxias.
“Casi no lo creímos al principio, estaba mucho más lejos que la estrella anteriormente detectada de mayor corrimiento al rojo”, dijo el astrónomo Brian Welch de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, autor principal del artículo que describe el descubrimiento, que se publicó en la revista Nature del 30 de marzo. El descubrimiento se realizó a partir de los datos recopilados durante el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) del Hubble, dirigido por el coautor Dan Coe del Space Telescope Science Institute (STScI), también en Baltimore.
“Normalmente, a estas distancias, las galaxias enteras se ven como pequeñas manchas, con la luz mezclada de millones de estrellas”, dijo Welch. “La galaxia que alberga esta estrella ha sido magnificada y distorsionada por lentes gravitacionales en una larga media luna que llamamos Arco del Amanecer”.
Después de estudiar la galaxia en detalle, Welch determinó que una fracción resultaba ser una estrella extremadamente magnificada a la que llamó Earendel, que significa “estrella de la mañana” en inglés antiguo. El descubrimiento promete abrir una era inexplorada de formación estelar muy temprana.
Créditos: Ciencia: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Procesamiento de imágenes: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI).
“Earendel existió hace tanto tiempo que es posible que no haya tenido las mismas materias primas que las estrellas que nos rodean hoy”, explicó Welch. “Estudiar a Eärendel será una ventana a una era del universo con la que no estamos familiarizados, pero que ha conducido a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro muy interesante, pero que hubiéramos empezado con el segundo capítulo, y ahora tendremos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”, dijo Welch.
Cuando las estrellas se alinean
El equipo de investigación estima que Eärendel tiene al menos 50 veces la masa de nuestro Sol y es millones de veces más brillante, rivalizando con las estrellas más masivas conocidas. Pero incluso una estrella tan brillante y de gran masa sería imposible de ver a una distancia tan grande sin la ayuda del aumento natural de un enorme cúmulo de galaxias, WHL0137-08, que se encuentra entre nosotros y Eärendel. La masa del cúmulo de galaxias deforma el tejido del espacio, creando una poderosa lupa natural que distorsiona y amplifica enormemente la luz de los objetos distantes que se encuentran detrás de él, bajo nuestro punto de observación.
Gracias a la rara alineación con el cúmulo de galaxias que proporcionaron el aumento, la estrella Eärendel aparece directamente, o muy cerca de una onda en el tejido del espacio. Esta ondulación, que se define en óptica como “cáustica”, proporciona el máximo aumento y brillo. El efecto es análogo a la superficie ondulada de una piscina que crea patrones de luz brillantes en el fondo de la piscina en un día soleado. Las ondas en la superficie actúan como lentes y enfocan la luz del sol en máximo brillo en el fondo de la piscina.
Esta cáustica hace que la estrella Eärendel sobresalga del resplandor general de su galaxia de origen. Su brillo se magnifica mil veces o más. En este punto, los astrónomos no pueden determinar si Eärendel es una estrella binaria, aunque la mayoría de las estrellas masivas tienen al menos una estrella compañera más pequeña.
Confirmación con Webb
Los astrónomos esperan que Eärendel permanezca muy ampliada en los próximos años. Se observará con el telescopio espacial James Webb de la NASA. Se necesita la alta sensibilidad de Webb a la luz infrarroja para aprender más sobre Eärendel, porque su luz se estira (desplaza hacia el rojo) a longitudes de onda infrarrojas más largas debido a la expansión del universo.
“Con Webb, esperamos confirmar que Earendel es una estrella, así como medir su brillo y temperatura”, dijo Coe. Estos detalles acotarán su tipo y etapa en el ciclo de vida estelar. “También esperamos encontrar que la galaxia Sunrise Arc carece de elementos pesados que se forman en las generaciones posteriores de estrellas. Esto sugeriría que Earendel es una estrella rara, masiva y pobre en metales”, dijo Coe.
La composición de Eärendel será de gran interés para los astrónomos, porque se formó antes de que el universo se llenara con los elementos pesados producidos por sucesivas generaciones de estrellas masivas. Si los estudios de seguimiento encuentran que Eärendel solo se compone de hidrógeno y helio primordiales, sería la primera evidencia de las legendarias estrellas de Población III, que se supone que son las primeras estrellas nacidas después del Big Bang. Si bien la probabilidad es pequeña, Welch admite que es intrigante de todos modos.
“Con Webb, podremos ver estrellas incluso más lejos que Earendel, lo que será increíblemente emocionante”, dijo Welch. “Iremos tan atrás en el tiempo como podamos. Me encantaría ver a Webb batir el récord de distancia de Eärendel”.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, Maryland, 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.
Edición: R. Castro.