Captan la estrella más lejana

El telescopio espacial Hubble de la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea) ha conseguido detectar la luz de una estrella situada a 12.900 millones de años-luz. La luz que ahora ha captado de ella fue emitida, por tanto, hace 12.900 millones de años y este es el tiempo que ha tardado la luz en llegar hasta aquí. La detección hecha por el Hubble convierte al astro en la estrella individual más lejana de entre todas las avistadas hasta la fecha.

El hallazgo es un salto mucho más atrás en el tiempo que con el récord anterior de una estrella individual; esta fue detectada por el Hubble en 2018. Esa estrella existía cuando el universo tenía el 30 por ciento de su edad actual. La luz de esa estrella llegó hasta aquí con un desplazamiento al rojo de 1.5. Los científicos usan el término “desplazamiento hacia el rojo” al analizar la luz de objetos astronómicos lejanos porque a medida que el universo se expande, la luz de tales objetos distantes se estira o “se desplaza” a longitudes de onda más largas y rojas a medida que viaja hacia nosotros.

La estrella recién detectada está tan lejos que se nos aparece tal como era cuando el universo tenía solo el 7 por ciento de su edad actual, y tiene un desplazamiento al rojo de 6.2. Los objetos más pequeños vistos anteriormente a una distancia tan grande son cúmulos de estrellas dentro de galaxias primitivas.

“Al principio casi no lo creíamos: estaba mucho más lejos que la anterior estrella más distante”, confiesa el astrónomo Brian Welch de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Estados Unidos, autor principal del estudio realizado a raíz del descubrimiento y que se ha publicado en la revista académica Nature.

El descubrimiento se hizo a partir de los datos recopilados durante el programa RELICS, orientado a estudiar un fenómeno antiguo de reionización cósmica recurriendo para ello a observaciones realizadas mediante lentes gravitacionales, dirigido por Dan Coe, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, también en Baltimore, y coautor del estudio.

“Normalmente, a estas distancias, las galaxias enteras se ven como manchas pequeñas, donde se mezcla la luz de millones de estrellas”, explica Welch. “La galaxia que alberga esta estrella ha sido ampliada y distorsionada por lentes gravitacionales en una larga media luna que llamamos el Arco del Amanecer”.

Después de estudiar la galaxia en detalle, Welch determinó que uno de los elementos es una estrella extremadamente magnificada que llamó Earendel, que significa “estrella de la mañana" en inglés antiguo. El descubrimiento promete abrir una era inexplorada de formación estelar muy temprana.

“Earendel existió hace tanto tiempo que es posible que no haya tenido todas las mismas materias primas que las estrellas que nos rodean hoy en día”, explicó Welch. “Estudiar Earendel será una ventana a una era del universo con la que no estamos familiarizados, pero que condujo a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro muy interesante, pero comenzamos con el segundo capítulo, y ahora tendremos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”, explica Welch.

Cuando las estrellas se alinean

El equipo de investigación estima que Earendel tiene al menos 50 veces la masa de nuestro Sol y es millones de veces más brillante, rivalizando con las estrellas más masivas que se conocen. 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 que produce un enorme cúmulo de galaxias, WHL0137-08, que se encuentra entre nosotros y Earendel. 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 están detrás de él.

Gracias a la rara alineación con el cúmulo de galaxias que sirve de lente de aumento, la estrella Earendel aparece directamente sobre una especie de ondulación en el tejido del espacio, o muy cerca de ella. Esta ondulación, que se define en óptica como una “cáustica”, proporciona el máximo aumento y brillo. El efecto es análogo al de la superficie ondulada de una piscina que crea patrones de luz brillante en el fondo en un día soleado. Las ondulaciones en la superficie actúan como lentes y enfocan la luz solar de tal modo que alcanza el brillo máximo en el fondo de la piscina.

Esta cáustica hace que la estrella Earendel sobresalga del resplandor general de su galaxia de origen. Su brillo se magnifica mil veces o más. Por ahora, los astrónomos no pueden determinar si Earendel es una estrella binaria, aunque la mayoría de las estrellas masivas tienen por lo menos una estrella compañera más pequeña.

En la imagen se destaca la posición de la estrella Earendel a lo largo de una “ondulación” en el espacio-tiempo (línea punteada) que la amplía a modo de lupa y hace posible que la estrella se detecte a una distancia tan grande: 12.900 millones de años-luz. También se indica un cúmulo de estrellas que se refleja a ambos lados de la línea de ampliación de imagen. La distorsión y la ampliación son creadas por la masa de un enorme cúmulo de galaxias ubicado entre el Hubble y Earendel. La masa del cúmulo de galaxias es tan grande que deforma el tejido del espacio, y mirar a través de esa línea de visión en el espacio es como mirar a través de una lupa: a lo largo del borde del cristal o lente, la apariencia de las cosas del otro lado se distorsiona al mismo tiempo que se amplía. (Imágenes: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI). Procesamiento de imágenes: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI))

Confirmación con el Webb

Los astrónomos esperan que la imagen de Earendel en el firmamento permanezca muy aumentada en los años venideros. Será observada por el telescopio espacial James Webb de la NASA. La alta sensibilidad del Webb a la luz infrarroja es necesaria para averiguar más cosas sobre Earendel, porque su luz se estira (se desplaza hacia el rojo) a longitudes de onda infrarrojas más largas debido a la expansión del universo.

“Con Webb esperamos confirmar que Earendel es realmente una estrella, así como medir su brillo y su temperatura”, adelanta Coe. Estos detalles simplificarán la investigación sobre su tipo y su etapa en el ciclo de vida estelar. “También esperamos encontrar que el Arco del Amanecer carece de los elementos pesados que se forman en las generaciones posteriores de estrellas. Esto sugeriría que Earendel es una estrella rara, masiva y pobre en metales”, explica Coe.

La composición de Earendel será de gran interés para los astrónomos, porque se formó antes de que el universo se llenara con los elementos pesados producidos por las sucesivas generaciones de estrellas masivas. Si los estudios de seguimiento encuentran que Earendel está compuesta solamente 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 tentadora de todos modos.

“Con Webb, podremos ver estrellas incluso más lejanas que Earendel, lo que sería increíblemente emocionante”, subraya Welch. “Iremos tan atrás como podamos. Me encantaría ver a Webb romper el récord de distancia de Earendel”. (Fuente: NASA)