El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha establecido un nuevo punto de referencia extraordinario: detectar la luz de una estrella que existió dentro de los primeros mil millones de años después del nacimiento del universo en el big bang, la estrella individual más lejana jamás vista hasta la fecha.
El hallazgo es un gran salto en el tiempo desde el anterior poseedor del récord de una sola estrella; detectado por Hubble en 2018. Esa estrella existía cuando el universo tenía unos 4 mil millones de años, o el 30 por ciento de su edad actual, en untiempo al que los astrónomos se refieren como "desplazamiento al rojo 1,5". Los científicos usan la palabra "desplazamiento al rojo" porque a medida que el universo se expande, la luz de los objetos distantes se estira o "desplaza" a longitudes de onda más largas y rojas a medida que viaja hacia nosotros.
La estrella recién detectada está tan lejos que su luz ha tardado 12.900 millones de años en llegar a la Tierra, y se nos aparece como cuando el universo tenía solo el 7 por ciento de su edad actual, con un corrimiento al rojo de 6,2. Los objetos más pequeños vistos anteriormente enuna distancia tan grande son los cúmulos de estrellas, incrustados dentro de las primeras galaxias.
"Casi no lo creíamos al principio, estaba mucho más lejos que la estrella anterior más distante y con mayor desplazamiento al rojo", dijo el astrónomo Brian Welch de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, autor principal del artículo que describe el descubrimiento, que se publica en la revista del 30 de marzoNaturaleza. El descubrimiento se realizó a partir de datos recopilados durante el programa RELICS Reionization Lensing Cluster Survey del Hubble, dirigido por el coautor Dan Coe en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial STScI, también en Baltimore.
"Normalmente, a estas distancias, las galaxias enteras se ven como pequeñas manchas, con la luz de millones de estrellas mezclándose", dijo Welch. "La galaxia que alberga esta estrella ha sido ampliada y distorsionada por lentes gravitacionales en una larga media luna que llamamosel Arco del Amanecer".
Después de estudiar la galaxia en detalle, Welch determinó que una característica es una estrella extremadamente magnificada a la 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 las mismas materias primas que las estrellas que nos rodean hoy en día", explicó Welch. "Estudiar a Earendel será una ventana a una era del universo con la que no estamos familiarizados, peroeso condujo a todo lo que sabemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro realmente interesante, pero comenzamos con el segundo capítulo, y ahora tendremos la oportunidad de ver cómo comenzó todo", dijo Welch.
Cuando las estrellas se alinean
El equipo de investigación estima que Eärendel tiene al menos 50 veces la masa de nuestro Sol y millones de veces más brillante, rivalizando con las estrellas más masivas conocidas. Pero incluso una estrella tan brillante y de gran masa sería imposible de ver en taluna gran distancia sin la ayuda del aumento natural por un enorme cúmulo de galaxias, WHL0137-08, sentado 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 luzde objetos distantes detrás de él.
Gracias a la rara alineación con el cúmulo de galaxias de aumento, la estrella Eärendel aparece directamente sobre una onda en el tejido del espacio, o muy cerca de ella. Esta onda, que se define en óptica como "cáustica", proporciona la máxima ampliacióny brillo. El efecto es análogo a la superficie ondulada de una piscina que crea patrones de luz brillante en el fondo de la piscina en un día soleado. Las ondas en la superficie actúan como lentes y enfocan la luz solar al máximo brillo en el suelo de la piscina.
Este cáustico hace que la estrella Eärendel sobresalga del brillo general de su galaxia de origen. Su brillo se multiplica por mil o más. En este punto, los astrónomos no pueden determinar si Eärendel es una estrella binaria, aunque la mayoría de las estrellas masivastener al menos una estrella compañera más pequeña.
Confirmación con Webb
Los astrónomos esperan que Eärendel permanezca muy ampliada en los años venideros. Será observado por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA. La alta sensibilidad de Webb a la luz infrarroja es necesaria para aprender más sobre Eärendel, porque su luz se estira desplaza hacia el rojo a máslongitudes de onda infrarrojas debido a la expansión del universo.
"Con Webb, esperamos confirmar que Earendel es de hecho una estrella, así como medir su brillo y temperatura", dijo Coe. Estos detalles reducirán su tipo y etapa en el ciclo de vida estelar. "También esperamos encontrar el AmanecerLa galaxia de arco carece de elementos pesados que se forman en las generaciones posteriores de estrellas. Esto sugeriría que Eärendel es una estrella rara, masiva y pobre en metales", dijo 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 sucesivas generaciones de estrellas masivas. Si los estudios de seguimiento encuentran que Earendel solo está compuesto de hidrógeno primordial y helio,sería la primera evidencia de las estrellas legendarias de la 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 tentador de todos modos.
"Con Webb, podemos ver estrellas incluso más lejos que Earendel, lo que sería increíblemente emocionante", dijo Welch. "Iremos lo más atrás posible. Me encantaría ver a Webb romper el récord de distancia de Earendel".
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial STScI en Baltimore, Maryland, realizaOperaciones científicas del Hubble STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington, DC
