Eärendel, la estrella de la mañana

El telescopio espacial Hubble nos está ayudando a observar el universo más joven, o lo que es lo mismo, el universo más distante. Lo hace observando objetos situados a miles de millones de años. El objetivo es acercarnos más y más a esa época situada hace unos 13.600 millones de años. O dicho de otro modo, acercarnos al Big Bang. Hoy, el Hubble nos ha acercado un poquito más a ese punto a nivel estelar. En otras palabras, el Hubble ha encontrado la estrella más lejana descubierta. Ha sido bautizada como Eärendel.

Antes de hablar de ella, este récord estaba marcado por otro hallazgo del Hubble. Se manifestó a través de una estrella detectada hace cuatro años (Kelly, 2018). Existía cuando el universo tan solo tenía unos 4.000 millones de años, es decir, un 30% de su edad actual. Técnicamente, se corresponde con un desplazamiento al rojo de z=1,49.

El nuevo récord de Eärendel

La estrella que ha marcado este nuevo récord está mucho mas allá. Se encuentra tan lejos que su luz ha tardado en llegar a nosotros un total de 12.900 millones de años. Es decir, el universo tan solo tenía un 7% de la edad que tiene actualmente. El desplazamiento al rojo correspondiente a este hallazgo es de z=6,2. Con todos estos datos, el anterior récord queda en una simple anécdota ya que en el caso anterior, estamos hablando de una luz emitida hace unos 9.600 millones de años. Es cierto que se han visto formaciones de cúmulos estelares con esa edad. Aunque estrellas individuales, ésta es la primera vez y eso hace de este hallazgo algo relevante en el mundo de la astrofísica y la cosmología.

El hallazgo de la estrella

Brian Welch, investigador en la Universidad Johns Hopkins, Estados Unidos, es el autor principal del artículo que expone la investigación (Welch, 2022). Para llegar a este hallazgo se han utilizado los datos recopilados durante el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey). Ahí se han analizado las imágenes de lentes gravitatorias proporcionadas por el Hubble. «Casi no lo creímos al principio, estaba mucho más lejos que la anterior estrella más distante y con mayor corrimiento al rojo”, explica un sorprendido Welch. “Normalmente, a estas distancias, las galaxias enteras se ven como pequeñas manchas, la luz de millones de estrellas mezclándose. La galaxia que alberga esta estrella ha sido magnificada y distorsionada por lentes gravitacionales en una larga media luna que llamamos Sunrise Arc (Arco del Amanecer)”, añadió.

Después de estudiar la galaxia en detalle, Welch observó una estrella individual extremadamente magnificada por el efecto de la lente. La bautizó como Eärendel, que en inglés antiguo significa «estrella de la mañana». Welch añade que “estudiar a Eärendel 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 realmente interesante, pero comenzamos con el segundo capítulo y ahora tendremos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”.

Eärendel, una estrella masiva y extremadamente brillante

El equipo de investigadores que realizó el hallazgo estima que Eärendel tendría al menos cincuenta veces la masa de nuestro Sol. Además, debió ser millones de veces más brillante. Su brillo rivaliza con las estrellas más brillantes que conocemos actualmente. Aunque a pesar de su grandísimo brillo, resulta imposible de ver sin la ayuda de una lenta gravitacional. En este caso ha sido provocada por el cúmulo de galaxias WHL0137-08. Esta acumulación galáctica se encuentra situada en línea recta entre nosotros y Eärendel. Es un cúmulo que resulta tan masivo que deforma el tejido del espacio-tiempo. Crea una lupa natural que aunque distorsiona la realidad, la amplifica de un modo que permite observar los objetos que hay en nuestra línea de visión tras el cúmulo.

Gracias a la fortuita alineación, Eärendel aparece muy cerca de una ondulación en el tejido del espacio-tiempo. Esta formación recibe el nombre de «caustica» y marca los máximos brillos de la onda. Análogamente es lo que sucede en una piscina durante un día soleado. Las ondas en la superficie actúan como lentes y enfocan la luz del Sol en determinados lugares. Es por eso el fondo aparece rayado con zonas brillantes que dependen de la dinámica ondulatoria de la piscina. Eärendel se encuentra en una de esas zonas brillantes, motivo por el que los científicos la han podido detectar. Ahora, los científicos se plantean la duda de si se trata de una estrella única o si forma parte de un sistema múltiple. Sabemos que la mayoría de estrellas masivas tienen compañeras, pero hace tantos miles de millones de años no se sabe lo que ocurría.

El James Webb pondrá sus ojos sobre Eärendel

José María Diego, investigador en el Instituto de Física de Cantabria y coautor del artículo, adelanta algunos de los logros que se podrían lograr con el telescopio James Webb aplicado a este tipo de investigaciones. «Las imágenes y los espectros del Webb nos permitirán confirmar que Eärendel es de hecho una estrella y restringir su edad, temperatura, masa y radio. Combinando las observaciones del Hubble y del Webb podremos aprender también sobre las microlentes en el cúmulo de galaxias, que podrían incluir otros objetos exóticos como agujeros negros primordiales».

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El telescopio JWST y sus instrumentos || Créditos: NASA.

Las estrellas formadas poco tiempo después del Big Bang se componían de los elementos que se forjaron tras la gran explosión. Estos son, hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio. Se trataba de estrellas extremadamente grandes, mucho más de las que suelen formarse hoy en día. Reciben el sobrenombre de estrellas de Población III y hasta ahora no habían podido ser detectadas. Sin embargo, con este hallazgo las lentes gravitacionales se mirarán con otros ojos porque podrían aparecer nuevas estrellas pertenecientes a este grupo poblacional, como Earendel. Todo se aclarará cuando se logre analizar la composición de Eärendel con telescopios como el James Webb. Será de gran interés ya que se formó antes de que el Universo se llenara con los elementos más pesados. Si estos futuros estudios detectan que esta estrella está hecho de hidrógeno primordial y helio, sería la primera evidencia de las legendarias estrellas de Población III.

Artículos científicos relacionados

Welch, B.; Coe, D.; Diego, J.M. et al (2022). A highly magnified star at redshift 6.2. Nature, 603, pp. 815-818 (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04449-y (Ver).

Kelly, P.L.; Diego, J.M.; Rodney, S. et al. (2018). Extreme magnification of an individual star at redshift 1.5 by a galaxy-cluster lens. Nature Astronomy, 2, pp. 334-342. DOI: 10.1038/s41550-018-0430-3 (Ver).

Referencias

  • A Record Broken: Hubble Finds the Most Distant Star Ever Seen. Science Release, heic2203 (2022) (Ver).
  • Hubble uses cosmic lens to discover most distant star ever observed. Science Release, heic1807 (2018) (Ver).

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