Descubren los restos químicos de las primeras estrellas del Universo

Utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, los investigadores han encontrado por primera vez las huellas dactilares dejadas por la explosión de las primeras estrellas del Universo. Estos hallazgos nos acercan un paso más a la comprensión de la naturaleza de las primeras estrellas que se formaron después del Big Bang, ampliando nuestra visión sobre el Universo primitivo.

Un equipo internacional de científicos ha conseguido un importante avance para desvelar la naturaleza misteriosa de las primeras estrellas que poblaron el cosmos: observando un conjunto de nubes de gas muy distantes, identificaron los restos químicos pertenecientes a algunas de las primeras estrellas que surgieron en el Universo primitivo, poco después del Big Bang. 

Las primeras luces del cosmos

“Por primera vez hemos logrado identificar las huellas químicas de las explosiones de las primeras estrellas, en nubes de gas muy distantes”, dijo en una nota de prensa Andrea Saccardi, líder del nuevo estudio, publicado recientemente en The Astrophysical Journal. Saccardi y sus colegas utilizaron el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) para concretar este importante hallazgo.

Los astrónomos creen que las primeras estrellas que se formaron en el Universo eran muy diferentes a las que pueden apreciarse actualmente. En el momento de su surgimiento, hace alrededor de 13.500 millones de años, contenían únicamente hidrógeno y helio, los elementos químicos más simples de la naturaleza. 

Como estas estrellas eran decenas o cientos de veces más masivas que nuestro Sol, murieron rápidamente y generaron violentas explosiones en forma de supernovas, enriqueciendo el gas circundante con elementos más pesados, por primera vez en la historia del cosmos. De esta forma, las generaciones posteriores de estrellas, como las identificadas en nuestra galaxia, nacieron desde ese gas enriquecido y, a su vez, expulsaron elementos más pesados cuando murieron y estallaron.

¿Cómo es posible entonces detectar las huellas químicas de esas explosiones iniciales de estrellas antiguas, a las que siguieron tantas otras? “Las estrellas primordiales pueden estudiarse indirectamente, al detectar los elementos químicos que dispersaron en su entorno después de su muerte”, aclaró en el mismo comunicado Stefanía Salvadori, otra de las investigadoras que participó en el nuevo estudio.

Tras las huellas de antiguas explosiones

Analizando datos tomados con el VLT de ESO en Chile, el equipo de especialistas encontró tres nubes de gas muy distantes, vistas cuando el Universo tenía solo entre un 10 % y un 15 % de su edad actual. En ese contexto, identificaron huellas químicas que coinciden con las características que se esperan de las explosiones de las primeras estrellas. 

Las primeras supernovas liberaron diferentes elementos químicos como carbono, oxígeno y magnesio, que se encuentran presentes en las capas exteriores de las estrellas. Sin embargo, un porcentaje de estas explosiones no fueron lo suficientemente energéticas como para expulsar elementos más pesados, como por ejemplo hierro, que se encuentra únicamente en el núcleo de las estrellas. 

Si el objetivo es hallar signos reveladores de estas primeras estrellas, que explotaron como supernovas de baja energía, será necesario descubrir nubes de gas distantes pobres en hierro, pero con una gran abundancia de otros elementos. Esto fue precisamente lo que identificaron los especialistas en la nueva investigación, abriendo una ventana hacia un conocimiento más profundo del Universo primitivo.

Primeras estrellas

Para detectar y analizar estas nubes de gas distantes, Saccardi y su equipo utilizaron cuásares, que son fuentes muy brillantes alimentadas por agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias lejanas. En su viaje a lo largo del cosmos, la luz de un cuásar atraviesa nubes de gas, donde diferentes elementos químicos “imprimen” una huella en la luz. Algunas de esas huellas, descubiertas por los especialistas, son las que pertenecen a las primeras estrellas.

Por último, los científicos destacaron que los próximos telescopios de nueva generación, como el Telescopio Extremadamente Grande (ELT) de ESO y sus avanzados instrumentos, permitirán estudiar con mayor nivel de detalle las nubes de gas en las que se hallaron los restos químicos de las primeras estrellas, resolviendo finalmente muchos de los enigmas relacionados con el cosmos primitivo.

Referencia

Evidence of First Stars-enriched Gas in High-redshift Absorbers. Andrea Saccardi et al. The Astrophysical Journal (2023). DOI:http://doi.org/10.3847/1538-4357/acc39f