Earendel: el telescopio espacial Hubble detectó la estrella más antigua y lejana jamás vista

Descubierta en una galaxia que existió solo unos 900 millones de años después del Big Bang, la estrella primordial Earendel podría ofrecer una rara visión del universo primitivo si se confirma con estudios de seguimiento.

Por Nadia Drake
Publicado 31 mar 2022 12:17 GMT-3
HST

Utilizando la gravedad de un gran cúmulo de galaxias a modo de lupa, el telescopio espacial Hubble ha detectado la estrella más antigua y lejana conocida hasta el momento.

Fotografía de NASA

Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble han divisado lo que sospechan que es una sola estrella en una galaxia muy, muy lejana: la estrella más lejana y primordial observada hasta el momento.

“Es, sin duda, la estrella individual más distante que jamás hayamos visto”, afirma Jane Rigby, de la NASA, coautora del artículo que describe el descubrimiento publicado ayer (30 de marzo de 2022) en la revista Nature. “Esta será nuestra mejor oportunidad para estudiar cómo era una estrella masiva individual en el universo primitivo”.

La estrella recibe el sobrenombre de Earendel, una palabra del inglés antiguo que podría traducirse como “estrella del amanecer” o “luz naciente”. Se originó tan sólo 900 millones de años después del Big Bang; la anterior poseedora del récord, apodada Ícaro, existió aproximadamente 4.300 millones de años después de ese evento explosivo. Eso significa que Earendel existió poco después de que el universo surgiera de una era de oscuridad, cuando algunas de las primeras galaxias estaban creciendo y evolucionando.

El telescopio Espacial Hubble observó una estrella que existió tan sólo 900 millones de años después del Big Bang. Es visible gracias a que su luz ha sido amplificada por un cúmulo de galaxias que tiene en frente y que actúa como lupa.

Fotografía de ason Treat, NG Staff / Imagen: NASA/ESA, B. Welch, D. Coe / Fuente: Brian Welch y otros, Nature, Marzo de 2022

La Galaxia del Arco del Amanecer aparece curvada porque su luz es deformada por el lente gravitacional. La luz de la nueva estrella, llamada Earendel, está cerca de la porción más amplificada de la galaxia, lo que permitió su detección.

Los científicos estiman que Earendel es al menos 50 veces más masiva que el sol, aunque puede que se trate de un par binario de estrellas en lugar de una estrella solitaria. Las observaciones de seguimiento realizadas con el telescopio espacial James Webb de la NASA (JWST, por sus siglas en inglés) deberían ayudar a confirmar si el objeto es una estrella o algo completamente diferente.

“Esta es una interpretación realmente emocionante y me encantaría que fuera verdad”, señala la astrónoma Katherine Whitaker de la Universidad de Massachusetts Amherst, que no formó parte del equipo de descubrimiento. “Estos son los tipos de cosas que espero que descubramos más seguido y espero con ansias los resultados de sus observaciones de seguimiento”.

(Te puede interesar: Hubble, el telescopio que transformó la astronomía y a todos nosotros)

El Hubble: una lupa cósmica 

Estudiar el universo distante es como mirar hacia atrás en el tiempo. Debido al tiempo que tarda la luz en atravesar el cosmos, los científicos ven estrellas y galaxias extremadamente lejanas tal como aparecían hace millones o miles de millones de años, cuando esos objetos emitían la luz que captan los telescopios en la actualidad. Además de desplegar telescopios más avanzados, los científicos han desarrollado formas cada vez más inteligentes de explorar los sitios más profundos del espacio y del tiempo.

Para esta observación, los astrónomos usaron el Hubble para leer el universo primitivo apuntándolo a un cúmulo extremadamente masivo de galaxias llamado WHL0137-08. Grupos como este son tan masivos que su gravedad tuerce y distorsiona la luz circundante, a veces magnificando los objetos de fondo en un fenómeno conocido como lente gravitacional.

Durante la última década, el proyecto llamado Sondeo con Cúmulos Lente para el Estudio de la Reionización (RELICS, por sus siglas en inglés) ha utilizado 41 de estos lentes cósmicos para buscar objetos ampliados que existieron cuando las primeras luces del universo apenas se encendían. Utilizando esta técnica, los científicos han detectado estrellas lejanas, galaxias, supernovas y objetos extremadamente brillantes conocidos como cuásares.

Cuando las galaxias se ven de esta forma, la luz se distorsiona en un arco característico. Una de esas galaxias magnificadas, ahora apodada como el “Arco del Amanecer”, es el hogar de la estrella Earendel.

“La galaxia en la que se encuentra la estrella tiene lentes gravitacionales en un arco largo, delgado y en forma de media luna”, afirma el autor principal del estudio, Brian Welch, de la Universidad Johns Hopkins, en Maryland. “Ese arco con lente fue el más largo que habíamos visto a una distancia tan grande, dentro de los primeros mil millones de años del universo”.

Mira esta selección de fotografías increíbles sacadas por el telescopio espacial Hubble:

Earendel: una estrella en el arco 

Aunque los astrónomos sabían que el Arco del Amanecer sería una galaxia interesante para estudiar, no tenían idea de lo que podrían encontrar exactamente. A Welch, estudiante de doctorado, le asignaron la tarea de averiguar qué era lo que podía estar escondido en el interior. Mientras él y sus colegas revisaban las observaciones, se dieron cuenta de que una parte del arco estaba extremadamente ampliada y que tal vez contuviese una imagen borrosa de una sola estrella.

Welch y su equipo calcularon que el objeto había sido ampliado por un factor de miles, lo que significa que era mucho más pequeño que los cúmulos de estrellas más pequeños conocidos. Aun así, cálculos adicionales revelaron que el objeto, Earendel, tenía al menos 50 veces la masa del sol, por lo que, en lo que respecta a las estrellas, era bastante grande.

“Es de un millón a diez millones de veces más brillante que el sol, por lo que debe ser un monstruo, pero ¿qué tan grande es un monstruo?” señala Rigby. “No sabemos qué tipo de estrella es”.

Earendel vivía en un universo que era muy diferente al actual: un cosmos que aún agitaba su radiante nacimiento. En su infancia, el universo era mayormente oscuro. No había estrellas ni galaxias, solo un mar en expansión de gas de hidrógeno que se enfriaba lentamente.

Después de 500 mil millones de años más o menos, las luces se encendieron. Las primeras estrellas surgieron de ese gas y se agruparon para formar galaxias, mientras que los agujeros negros se formaron en medio de esa actividad. Las edades oscuras cósmicas habían terminado.

Pero la luz de las estrellas no podía viajar fácilmente a través del mar de niebla neutra al principio y, en cambio, en su mayoría rebotaba y se dispersaba. Eventualmente, ese velo se levantó, un período conocido como la época de reionización, que es cuando la radiación ultravioleta que surge de las estrellas de corta duración que mueren violentamente elimina la niebla que oscurece, explica Rigby, lo que permite que la luz de las estrellas viaje libremente a través del cosmos.

Los científicos sospechan que una generación anterior de estrellas masivas, quizás similares a Earendel, haya sido responsable de esa transformación.

El seguimiento se desarrollará con el observatorio espacial más nuevo, el telescopio espacial James Webb de la NASA. Éste ayudará al equipo de investigadores a medir mejor la temperatura y el brillo de Earendel.

Los astrónomos también podrán hacer un censo de los elementos químicos presentes en la estrella y en la galaxia. Si Earendel es algo más que una estrella, tal vez un pequeño agujero negro rodeado por un disco giratorio de gas brillante y polvo, JWST debería ayudar a resolverlo.

Pero Welch y sus colegas tienen la esperanza de que su conclusión inicial se mantenga. Según Rigby, el gigante magnificado en el Arco del Amanecer representa la mejor oportunidad hasta ahora para estudiar una estrella de una era tan temprana en la historia cósmica.

“No buscamos la estrella más distante, fue algo con lo que nos topamos”, afirma Welch. “Solo unas pocas generaciones de estrellas podrían haber existido antes [que Earendel]”, agrega. “Podría ser muy diferente a las estrellas que vemos en el universo local, por lo que la oportunidad de estudiar una así en detalle es realmente emocionante”.

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