El JWST (telescopio espacial James Webb) podría haber observado las primeras estrellas del universo. Las llamadas estrellas de Población III siguen siendo hipotéticas, pero su detección y estudio sería una oportunidad ideal para entender cómo eran las condiciones en la infancia del universo.
EL JWST podría haber observado las primeras estrellas del cosmos
En astronomía, los elementos más allá del hidrógeno y el helio son metales. Ambos fueron los primeros en aparecer en el universo y se puede decir que son los restos atómicos del Big Bang. Además, suponen el 99% de los átomos en el universo. El resto de elementos, del carbono al hierro y el oro, se crearon a través de diferentes procesos astrofísicos. Por ejemplo, por medio de la fusión nuclear en el corazón de las estrellas, así como en explosiones de supernovas y colisiones entre enanas blancas y estrellas de neutrones.
Como este tipo de fenómenos han sucedido a lo largo de la historia del universo, y siguen sucediendo, la proporción de metales en el cosmos ha aumentado con el paso del tiempo. Por ello, una forma de clasificar las estrellas es por la cantidad de metales que se pueden observar en su espectro. Es algo que se conoce como la metalicidad de una estrella. Los astrónomos las clasifican en tres grupos, o poblaciones. La Población I engloba a estrellas como nuestro Sol, que tienen la mayor cantidad de metales. Normalmente son estrellas jóvenes.
También son las que tienen la posibilidad más alta de tener sistemas planetarios a su alrededor. El grupo de Población II está formado por estrellas con menos metales. Son más viejas y la mayoría son enanas rojas. En el pasado había muchas más estrellas de este grupo, pero hace mucho tiempo que murieron, dejando tras de sí enanas blancas y estrellas de neutrones. Los restos de estos astros proporcionaron los materiales con los que se formaron las estrellas de Población I. Ambos grupos de estrellas han sido observados en el universo.
El enigmático grupo de estrellas de la Población III
Hay un tercer grupo que nunca se ha observado. Las estrellas de Población III son las más antiguas. Serían las primeras en formarse en el universo, sin casi metales. Aquellos astros fueron los que diseminaron los primeros metales en el espacio, al final de su vida en una potente y violenta supernova. Todas murieron mucho antes de que se formase el Sol. Por suerte, la velocidad de la luz es finita. De manera que, cuanto más lejos miramos en el universo, más lejos miramos en el pasado. Los científicos han estudiado algunas de las galaxias más lejanas.
En esas galaxias, que vemos tal y como eran poco tiempo después del Big Bang, debería haber señales de las primeras estrellas del universo. Ahora, con la llegada del telescopio JWST, podría caber la posibilidad de haber observado, ya, las primeras estrellas del cosmos. Al menos eso es lo que sugiere un estudio, que plantea que el telescopio podría haber captado las señales de algunas de las primeras estrellas del universo. Para ello, se han fijado en el espectro electromagnético de la región cerca de una galaxia conocida como GN-z11.
Durante un tiempo, fue la galaxia más lejana conocida y, naturalmente, sigue siendo una de las más lejanas observadas, con un desplazamiento al rojo de z = 10,6. Esto quiere decir que, aproximadamente, la vemos tal y como era cuando el universo tenía solo 400 millones de años. A pesar de ello, probablemente es un momento posterior a la formación de las primeras estrellas, por lo que la mayoría de sus astros son de Población II. Sin embargo, las estrellas de Población III podrían estar formándose en el halo de gas que rodea a la galaxia.
Hay dudas sobre si el JWST podría haber observado las primeras estrellas
El espectro de esa región (llamada región HeII o He2). muestra una línea en particular, que se emite solo cuando el helio está a temperaturas muy elevadas. Normalmente, ese gas interestelar tan caliente tendrá líneas brillantes por la presencia de diferentes metales. Sin embargo, esta región no los contiene. Parece ser una mezcla de hidrógeno y helio que se ha visto ionizada muy intensamente por algo. Es decir, átomos que han adquirido una carga eléctrica. Una posibilidad es que esa región se vea calentada por un núcleo de galaxia activo
Estaría en el centro de GN-z11, pero la temperatura estimada de ese halo de gas, y su distancia a la galaxia, hace que no sea un escenario muy plausible. La otra posibilidad es que la región haya sido ionizada por un enorme grupo de estrellas de Población III. Basándose en el nivel de ionización, estas estrellas hubieran sido unas 500 veces más masivas que el Sol. Lo mejor de todo es que, precisamente, está dentro de las estimaciones que se suelen realizar sobre cuánta masa pudieron tener las primeras estrellas presentes en el universo.
El estudio no es suficiente para determinar sin dudas si el JWST podría haber observado las primeras estrellas del universo. Sin embargo, es un escenario que resulta muy tentador. Será necesario esperar a que se realicen más observaciones, de esas galaxias tan lejanas, para tener claro si es así. El telescopio James Webb tiene mucho trabajo por delante y, si todo va bien, será capaz de conseguir uno de los objetivos más ambiciosos que se estableció durante la fase de diseño. Veremos si, en los próximos años, se logran disipar las dudas…
Estudio
El estudio es R. Maiolino, H. Uebler, M. Perna et al.; «JWST-JADES. Possible Population III signatures at z=10.6 in the halo of GN-z11». Está disponible para su consulta en el servidor arXiv, en este enlace.
Referencias: Phys
