Descubierta la estrella más lejana hasta ahora

La estrella Earendel en el “Arco del Amanecer”. Crédito: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Procesamiento de imagen: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI).

El Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA ha establecido una extraordinaria nueva marca: la detección de la luz de una estrella que existió durante los primeros mil millones de años después del nacimiento del universo; la estrella individual más lejana observada hasta la fecha.

El hallazgo es un enorme salto hacia atrás en el tiempo desde la anterior poseedora del récord que fue detectada por el Hubble en 2018. La estrella existió cuando el universo tenía alrededor de 4.000 millones de años o el 30% de su edad actual, en un momento al que los astrónomos se refiere como “desplazamiento al rojo de 1,5”. Los científicos usan la frase “desplazamiento al rojo” debido a que a medida que el universo se expande, la luz de los objetos lejanos es estirada o se “desplaza” hacia longitudes de onda más rojas a medida que viaja hacia nosotros.

La estrella recientemente detectada está tan lejos que su luz tarda 12.900 millones de años en llegar a la Tierra, viéndose para nosotros como era cuando el universo tenía solo el 7% de su edad actual, en un desplazamiento al rojo de 6,2. Los objetos más pequeños observados anteriormente a tal distancia son cúmulos de estrellas dentro de las primeras galaxias.

“Casi no lo creímos al principio, era mucho más lejana que la anterior estrella más distante con el mayor desplazamiento al rojo”, dijo el astrónomo Brian Welch de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, autor principal del artículo que describe el hallazgo. El descubrimiento fue hecho con datos recolectados durante el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) del Hubble, dirigido por el coautor Dan Coe del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI), también en Baltimore.

“Normalmente a estas distancias, galaxias enteras se ven como manchas pequeñas, con la luz combinada de millones de estrellas”, dijo Welch. “La galaxia que alberga esta estrella ha sido magnificada y distorsionada por lente gravitacional en una larga medialuna que llamamos Arco del Amanecer”.

Después de estudiar la galaxia en detalle, Welch determinó que una característica 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 la formación estelar muy temprana.

“Earendel existió hace tanto tiempo que es posible que no haya tenido la misma materia prima que las estrellas alrededor nuestro en la actualidad”, explicó Welch. “El estudio de Earendel será una ventana a una era del universo con la que no estamos familiarizados, pero que nos llevó a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro muy interesante, pero comenzamos con el segundo capítulo, y tendremos la posibilidad de saber cómo empezó todo”, dijo Welch.

Cuando la estrellas se alinean

El equipo de investigación estima Earendel tiene al menos 50 veces la masa del Sol y millones de veces su brillo, rivalizando con las estrellas más masivas conocidas. Pero incluso una estrella tan brillante y de muy alta masa sería imposible de ver a esa gran distancia sin la ayuda del aumento natural de 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 objetos lejanos detrás de ella.

Gracias a la rara alineación con el cúmulo de galaxias, la estrella Earendel aparece directamente en, o extremadamente cerca, de una onda en el tejido del espacio. Esta onda, que en óptica se define como “cáustica”, proporciona un aumento y brillo máximos. El efecto es análogo a la superficie ondulada de una piscina que genera patrones de luz brillante en el fondo en un día soleado. Las ondas en la superficie actúan como lentes y enfocan la luz solar con un brillo máximo en el fondo de la piscina.

Vista detallada de la posición de la estrella Earendel en una onda en el espacio-tiempo (línea punteada) que la aumenta y permite que sea detectada. Crédito: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI); Procesamiento de imagen: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI).

Esta cáustica causa que la estrella Earendel sobresalga del resplandor general de su galaxia. Su brillo es aumentado mil veces o más. En este punto, los astrónomos no son capaces de determinar si Earendel es una estrella binaria, aunque las estrellas más masivas tienen al menos una estrella compañera más pequeña.

Confirmación con Webb

Los astrónomos esperan que Earendel permanezca altamente aumentada durante los próximos años. Será observada por el Telescopio Espacial James Webb. La alta sensibilidad de Webb a la luz infrarroja es necesaria para aprender más acerca de Earendel, ya que su luz está desplazada hacia longitudes de onda infrarrojas debido a la expansión del universo.

“Con Webb esperamos confirmar que Earendel es de hecho una estrella, así como también medir su brillo y temperatura”, dijo Coe. Estos detalles acotarán su tipo y etapa en al ciclo de vida estelar. “También esperamos descubrir que la galaxia Arco del Amanecer carece de elementos pesados que se forman en las siguientes generaciones de estrellas. Esto sugeriría que Earendel es una rara estrella masiva pobre en metales”, dijo Coe.

La composición de Earendel será de gran interés para los astrónomos debido a que se formó antes que el universo se llenara con elementos pesados producidos por sucesivas generaciones de estrellas masivas. Si los estudios de seguimiento descubren que Earendel está compuesta solo de hidrógeno y helio primordial, sería la primera evidencia de las legendarias estrellas de Población III, que se ha propuesto que son las primeras estrellas nacidas después del Big Bang. Aunque la probabilidad es pequeña, Welch admite que de todos modos es tentador.

“Con Webb podríamos ver estrellas incluso más lejanas que Earendel, lo que sería increíblemente emocionante”, dijo Welch. “Iremos tan atrás como podamos. Me gustaría ver a Webb romper el récord de distancia de Earendel”.

El artículo “A highly magnified star at redshift 6.2” fue publicado el 30 de marzo de 2022 en Nature.

Fuente: HubbleSite.org