Detectan las "huellas dactilares" de las primeras estrellas del universo

Un grupo de investigadores ha conseguido hallar por primera vez lo que denominan "huellas dactilares" que dejó la explosión de las primeras estrellas del universo, en forma de tres nubes de gas cuya composición química coincide con la que se puede esperar de aquellos fenómenos estelares originarios.

Un grupo de científicos de Francia, Italia, Estados Unidos, Canadá y Chile usaron el telescopio VLT (Very Large Telescope) del observatorio de Atacama (Chile) para detectar ese rastro que, dicen, "nos lleva un paso más allá para entender la naturaleza de las primeras estrellas que se formaron tras el Big Bang", según un comunicado del Observatorio Austral Europeo (ESO).

"Por vez primera hemos sido capaces de identificar el rastro químico de las explosiones de las primeras estrellas en nubes de gas muy lejanas", según Andrea Saccardi, estudiante de doctorado del Observatoire de Paris - PSL, que dirigió este estudio para su tesis en la Universidad de Florencia (centro de Italia).

Los investigadores creen que las primeras estrellas que se formaron en el universo eran muy diferentes de las que conocemos hoy. Cuando aparecieron hace 13.500 millones de años solo tenían hidrógeno y helio, los elementos químicos más simples de la naturaleza.

Esas estrellas, que se piensa eran decenas o cientos de veces más masivas que el Sol, murieron rápidamente en potentes explosiones conocidas como supernova y enriquecieron el gas circundante con elementos más pesados por primera vez.

Las generaciones posteriores de estrellas nacieron de ese gas enriquecido y expulsaron a su vez elementos más pesados cuando murieron. Pero como las primeras estrellas desaparecieron hace mucho tiempo el reto es averiguar cómo saber más de ellas.

Según Stefania Salvadori, profesora adjunta de la Universidad de Florencia y coautora del estudio, publicado este miércoles en el Astrophysical Journal, "las estrellas primordiales se pueden estudiar indirectamente detectando los elementos químicos que dispersaron en su entorno tras su muerte".

El equipo de investigadores encontró tres nubes muy distantes, percibidas cuando el universo tenía entre el 10 y el 15 % de su edad actual, con huellas químicas que coinciden con las que se esperan de las explosiones de las primeras estrellas.

En función de su masa y de la energía en sus explosiones, esas primeras supernovas liberaron diferentes elementos químicos, como carbono, oxígeno y magnesio, presentes en las capas exteriores de las estrellas. Pero algunas de las explosiones no tuvieron la suficiente energía como para liberar elementos más pesados, como el hierro, que solo se encuentra en el núcleo de las mismas.

Los investigadores analizaron las nubes distantes con poco hierro pero ricas en otros elemntos y encontraron que tres de ellas, muy lejanas, tenían muy poco hierro pero mucho carbono y otros elementos, las "huellas dactilares" de las explosiones de las estrellas primigenias.

Esa composición química se ha observado también en muchas estrellas viejas de nuestra propia galaxia, que los investigadores consideran contiene estrellas de segunda generación que se formaron directamente a partir de las "cenizas" de las primeras.

Este estudio agrega de este modo una pieza que faltaba en el rompecabezas y "abre nuevas vías al estudio indirecto de la naturaleza de las primeras estrellas, complementando así plenamente los estudios de las estrellas de nuestra galaxia", según Salvadori.

Para llegar a esas nubes, los investigadores usaron haces de luz conocidos como cuásar, que son fuentes muy brillantes alimentadas por agujeros negros súpermasivos en el centro de galaxias lejanas. Al viajar por el universo, la luz de un cuásar pasa a través de las nubes de gas y los diferentes elementos químicos de estas dejan en ella una huella.

El equipo observó y analizó datos de varios cuásar detectados por el instrumento X-shooter del telescopio VLT del ESO, que separa la luz en longitudes de onda extremadamente amplias, o colores, lo que le convierte en una herramienta única para identificar muchos elementos químicos diferentes en las nubes de gas.

Según Valentina D'Odorico, investigadora del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia y coautora del estudio, este abre la vía a la próxima generación de telescopios e instrumentos, como el próximo ELT (Extremely Large Telescope) del ESO y su espectógrafo de alta resolución ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph).

D'Odorico adelanta que con ambos será posible "estudiar muchas de esas raras nubes de gas con mayor detalle y seremos capaces de descubrir finalmente la misteriosa naturaleza de las primeras estrellas".