Detrás del críptico nombre de la estrella SMSS J160540.18-144323.1 se esconde algo extremadamente interesante. En su interior se ocultan los restos de una estrella muy vieja, una de las primeras que existió en el universo, que nos lleva a un momento muy lejano…

En busca de una estrella muy vieja… la población III

El Sol es una estrella joven dentro de la escala cósmica del universo. De hecho, es una estrella de la llamada Población I. En él se engloban a las estrellas con una metalicidad más alta. En la astronomía, los metales son todos aquellos elementos más allá del hidrógeno, el helio y el litio. Es decir, todo, salvo los elementos que se formaron durante el Big Bang, es un metal en cuanto a la astronomía concierne. Esto permite crear tres grandes grupos de estrellas. La Población I, más reciente, tiene una metalicidad más alta que el resto.

Descubren restos de una estrella muy vieja en otro astro
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Concepto artístico de las primeras estrellas del universo. Crédito: NASA

La Población II incluye a las estrellas más viejas y que tienen una metalicidad mucho más baja. Esto es lógico si tenemos en cuenta que todos esos elementos posteriores surgieron del núcleo de estrellas, así como de supernovas y otros fenómenos cataclísmicos (como la colisión entre estrellas de neutrones). Pero nos queda un tercer grupo, la Población III, que englobaría a las primeras estrellas del cosmos. Astros que, en su interior, solo tenían hidrógeno, helio y litio. No podían contener metal alguno porque no existía.

Sin embargo, encontrar estas estrellas es prácticamente una misión imposible. En nuestro entorno más cercano, en la Vía Láctea, aquellas estrellas murieron hace mucho tiempo. En el universo más lejano, es difícil localizar astros de estas características. Por ello, cada descubrimiento que apunta en la dirección de esos primeros astros del cosmos es muy intrigante. En esta ocasión, se han encontrado los restos de una estrella muy vieja en el interior de otro astro que, aunque más joven, es también extremadamente viejo.

SMSS J160540.18-144323.1, un astro de nombre imposible

El descubrimiento de SMSS J160540.18-144323.1 es muy curioso. Se trata de una estrella a 35 000 años-luz del Sistema Solar, que ha sido descubierta por Thomas Nordlander, un astrónomo de la Universidad Nacional de Australia especializado en estrellas de baja metalicidad. El hallazgo se realizó en el observatorio de Siding Spring, ubicado en Nueva Gales del Sur, en Australia. SMSS J160540 es una estrella poco frecuente. Su metalicidad no es que sea baja, es que es bajísima. En cierto modo, como explica Nordlander, es una máquina del tiempo.

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El observatorio Siding Spring, en Australia. Crédito: Wikimedia Commons/Ssopete

Esta estrella apenas contiene hierro. Su concentración de ese elemento es 1,5 millones de veces más baja que la cantidad de hierro en el Sol. A pesar de ser una estrella de población II, SMSS J160540 tiene más en común con lo que esperaríamos encontrar en una estrella de Población III. No solo eso, es la estrella con la menor cantidad de hierro descubierta hasta ahora. Probablemente, se formó solo unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang. En esta estrella, solo un átomo de cada 50 000 millones es de hierro.

Pero, ¿cómo sucedió? ¿Por qué se dice que tiene los restos de una estrella muy vieja en su interior? Nordlander y su compañero, Martin Asplund, tienen una hipótesis al respecto. SMSS J160540 procede de una estrella muy antigua, previa a ella. Debía de ser de Población III, formada solo por hidrógeno, helio y litio. Seguramente, era unas 10 veces más masiva que el Sol. Las estrellas más masivas viven vidas mucho más breves. Al final de su vida, explotó en forma de supernova. En ese proceso, creó algunos metales, pero aquí la historia varía…

El origen de SMSS J160540.18-144323.1

Porque, generalmente, cuando una supernova explota, todos esos elementos son esparcidos por el espacio, ayudando al nacimiento de la siguiente generación de estrellas. Pero, en este caso, aquella explosión no fue tan potente. Por lo que, seguramente, la mayor parte de aquellos metales cayó de vuelta en la estrella de neutrones generada tras la explosión. Así que solo una parte muy pequeña de aquellos elementos, pro encima del carbono, logró llegar a escapar de la gravedad de la estrella progenitora de SMSS J160540.

SMSS J160540.18-144323.1 es una estrella extremadamente vieja, pero no de las primeras del universo
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Concepto artístico de la explosión de una supernova. Crédito: NASA

Esos elementos son los que ayudaron a dar nacimiento a esta estrella. Además de tener muy poco hierro, destaca por tener una cantidad alta de carbono. Lo que los investigadores describen como una señal de enriquecimiento por una supernova, de estas características, de una estrella de población III. Podría haber otras explicaciones para explicar las particularidades de SMSS J160540, pero los investigadores creen que no son especialmente probables. Por ejemplo, el exceso de carbono se podría deber a la presencia de una estrella compañera.

Tendría una cantidad de masa menor pero, en ese caso, también habría un enriquecimiento de nitrógeno, algo que no sucede. Así que la estrella se formó unos pocos cientos de millones de años tras el Big Bang, en un momento en el que ya había estrellas con una metalicidad más alta que la de este astro. Su baja cantidad de hierro nos da información sobre una estrella aun más vieja que, al convertirse en supernova, formó algunos de los elementos más pesados del cosmos. Pero fue una explosión débil que no esparció la mayoría de esos elementos.

En busca de señales de una estrella muy vieja

Como SMSS J160540 se habría formado poco después de aquella supernova, en su entorno, simplemente, no había metales como en el entorno de otras estrellas, provocando que tuviese una cantidad de hierro muchísimo más baja de lo que cabría esperar en una estrella de esa edad. Pero, la realidad es que puede que sea una de las mejores oportunidades para intentar estudiar las estrellas de Población III. Porque es poco probable que aquellas primeras estrellas hayan podido sobrevivir hasta nuestros días. En su lugar, hay que buscar otros indicios.

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El cúmulo Arches visto en infrarrojos. Crédito: NASA/ESA

Este tipo de señales indirectas, en estrellas como esta, apuntan a que, aunque no podamos observar sus antecesoras directamente, hay formas de estudiarlas y comprender cómo fueron. Lo que abre una puerta a que, con paciencia, y con más descubrimientos, sea posible comprender mejor cómo fueron aquellos astros. Sigue quedando la posibilidad, en cualquier caso, de encontrar una estrella de Población III. Es poco probable, pero no imposible. El hallazgo permitiría entender mucho mejor qué características tenían y cómo evolucionaron.

Pero, mientras tanto, tocará conformarse con lo que se puede ir encontrando. Aquellas primeras estrellas son mucho más importantes de lo que podría parecer. Fueron las primeras en sintetizar elementos más allá del hidrógeno, el helio y el litio. Dieron inicio al proceso que, desde hace miles de millones de años, ha añadido más elementos al cosmos. Gracias a aquellas estrellas, y a otras que las sucedieron, pueden existir lugares como la Tierra o seres vivos, compuestos por carbono y oxígeno (entre otros). Elementos que no estaban en el Big Bang…

Estudio

El estudio es T. Nordlander, M. Asplund, M. S. Bessell et al.; «The lowest detected stellar Fe abundance: The halo star SMSSJ160540.18−144323.1». Se publicará en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters el 1 de septiembre de 2019. Puede consultarse en arXiv.

Referencias: Universe Today