Cúmulo globular M13, a 22 000 años luz de la Tierra, formado por un millón de estrellas comprimidas en un espacio de 150 años luz de diámetro. / HST STScI NASA ESA
Nuestra comprensión de las primeras estrellas del Universo todavía está en pañales. Sin embargo, la evidencia reciente obtenida del Telescopio Espacial James Webb sugiere que estas primeras estrellas habrían sido verdaderos gigantes. Los detalles fueron publicados en Astronomy & Astrophysics.
El primer indicio de la existencia de estas gigantescas estrellas se encontró en los datos recopilados por el James Webb. La astrofísica Corinne Charbonnel de la Universidad de Ginebra, Suiza, cree que estos datos proporcionan una pista sobre la presencia de estas estrellas colosales.
Fósiles estelares
Los cúmulos globulares, grupos densos de estrellas que suman entre 100.000 y 1 millón, desempeñan un papel fundamental en este descubrimiento. Las estrellas dentro de estos cúmulos comparten propiedades químicas similares, esto indica que se formaron a partir de la misma nube de gas casi al mismo tiempo.
Como estos cúmulos a menudo contienen estrellas muy antiguas, sirven como «fósiles» del Universo primitivo, permitiéndonos comprender la química de una época mucho más allá de un tiempo pasado.
Curiosamente, los cúmulos globulares más antiguos muestran proporciones de abundancia química peculiares. Estas incluyen mayores cantidades de helio, nitrógeno y sodio, así como niveles reducidos de carbono y oxígeno.
La mejor explicación para estas proporciones de abundancia implica la combustión del hidrógeno a temperaturas extremadamente altas. Dicha condición podría lograrse en los núcleos de estrellas supermasivas.
El estudio
Charbonnel y su equipo plantearon la posibilidad de que estas estrellas supermasivas hayan «contaminado» el medio interestelar de los cúmulos globulares con sus elementos característicos. El viento estelar de estas estrellas habría contribuido a este proceso al colisionar con estrellas más pequeñas y así reponer su masa.
Desafortunadamente, estas estrellas masivas desaparecieron hace mucho tiempo, por lo que su luz ya no es visible desde los cúmulos cercanos. A pesar de su ausencia, quedan rastros indirectos de su existencia. Los cúmulos globulares tienen entre 10 y 13 mil millones de años, mientras que estas estrellas masivas tenían una vida útil de solo dos millones de años.
Más evidencia proviene de las observaciones de GN-z11, una galaxia ubicada muy lejos de nosotros. La luz que vemos de ella inició su viaje hace 13.300 millones de años, solo 440 millones de años después del Big Bang.
El análisis del espectro de luz de GN-z11 reveló un medio interestelar enriquecido en nitrógeno en comparación con el oxígeno. Este hallazgo sorprendente es consistente con la formación de cúmulos globulares.
Importancia
Un análisis detallado realizado por Charbonnel y su equipo encontró que las estrellas gigantes, que oscilan entre 1000 y 10 000 masas solares, podrían explicar estas proporciones de abundancia. Estas se formaron a través de colisiones de objetos más pequeños y posiblemente alcanzaron temperaturas extremadamente altas necesarias para la combustión del hidrógeno, como sugieren los modelos.
Si bien la evidencia no es concluyente, proporciona orientación para futuras investigaciones. Los científicos tienen como objetivo recopilar más datos sobre las primeras galaxias para identificar estas primeras estrellas supermasivas, lo que también arrojaría luz sobre la formación de agujeros negros supermasivos y la naturaleza de las primeras estrellas. Futuros estudios con el Telescopio James Webb podrían solidificar el escenario.