Investigadores han encontrado lo que puede ser la estrella más químicamente prístina jamás vista, una débil estrella gigante roja que lleva casi ningún elemento pesado, un fósil de una era en la que el universo aún estaba aprendiendo a hacer estrellas. El objeto, conocido como SDSS J0715-7334, parece haberse formado a partir de gas tocado solo por una supernova anterior, ofreciendo valiosas ideas desde el comienzo de la historia cósmica.
Para aquellos que se preguntan por qué exactamente eso importa, es porque se piensa que las primeras estrellas, nacidas del hidrógeno y helio sobrante del Big Bang, se pensaba que eran enormes y de corta duración. Ninguna debería existir hoy. Pero sus descendientes inmediatos, estrellas más pequeñas formadas a partir de gas solo ligeramente contaminado por esas primeras explosiones de supernovas estelares, podrían seguir existiendo. Encontrar una es como encontrar una mota de pintura original en una casa reconstruida muchas veces.
Según un artículo titulado «Una estrella casi prístina de la Gran Nube de Magallanes», el estudio multiuniversitario informa que SDSS J0715-7334 tiene cantidades extraordinariamente bajas de hierro y carbono, los habituales sustitutos que los astrónomos utilizan para medir cuán «contaminada» está una estrella por generaciones anteriores. El equipo afirma que la estrella es más de diez veces más químicamente prístina que las galaxias de alto corrimiento al rojo más extremas que ahora están siendo descubiertas por el Telescopio Espacial James Webb.
Carnegie Science, cuyo Observatorio Las Campanas (LCO) en Chile proporcionó parte de los datos, lo calificó como la estrella más prístina del universo conocido. La estrella fue identificada por primera vez en los datos de Sloan Digital Sky Survey-V (SDSS-V), y luego examinada en detalle con los telescopios Magellan.
«Estas estrellas prístinas son ventanas al amanecer de las estrellas y galaxias en el universo», dijo el coautor principal Alexander Ji. Varios de sus coautores, como el astrofísico de Carnegie Juna Kollmeier, son estudiantes universitarios de la Universidad de Chicago, a quienes Ji llevó a Las Campanas en un viaje de observación durante las vacaciones de primavera el año pasado. «Mi primera visita al LCO es cuando realmente me enamoré de la astronomía, y fue especial compartir una experiencia formativa tan especial con mis estudiantes.»
En astronomía, todo lo que sea más pesado que el helio cuenta como metal. El universo temprano tenía casi nada de ello. Las estrellas tuvieron que forjar esos elementos en sus núcleos y dispersarlos en explosiones de supernovas. Por lo tanto, cuantos menos metales contenga una estrella, más cerca probablemente esté de los capítulos iniciales del tiempo cósmico.
Eso no es todo. Esta estrella parece ser una inmigrante galáctica. Su órbita sugiere que en realidad no se formó en la Vía Láctea en absoluto, sino en o cerca del halo de la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana que ahora interactúa con la nuestra. El equipo argumenta que la estrella probablemente nació allí y luego fue arrastrada a la Vía Láctea.
Eso solo haría que el hallazgo sea notable. Pero la recompensa más amplia es aún más grandiosa. Los astrónomos han discutido durante mucho tiempo cómo el universo pasó de hacer estrellas gigantes libres de metal a hacer estrellas más pequeñas que podrían sobrevivir durante miles de millones de años.
Una ruta propuesta es «enfriamiento de estructura fina», en la que el carbono y el oxígeno ayudan a las nubes de gas a perder calor y fragmentarse. Otra es «enfriamiento de polvo», donde diminutos granos sólidos hacen el trabajo. SDSS J0715-7334 parece ser demasiado pobre en carbono para haber sido formado solo a través de la primera ruta. El equipo dice que esto lo convierte en la segunda estrella conocida que exige efectivamente el enfriamiento de polvo, y el primer caso claro relacionado con un entorno más allá de la Vía Láctea.
Según el artículo, su patrón elemental se explica mejor por una supernova primordial de una estrella aproximadamente 30 veces más masiva que el Sol, que detonó con una energía inusualmente alta. En otras palabras, esta gigante roja puede estar llevando las cenizas de una de las primeras tormentas de fuego estelar del universo.
Ese es el tipo de resultado que a los astrónomos les gusta. No solo agrega un punto a un gráfico. Estrecha las reglas del universo temprano.
«Tenemos que buscar en nuestro patio cósmico para encontrar estos objetos, porque todavía no podemos observar estrellas individuales en el amanecer de la formación estelar», dijo Kollmeier. «Dado que estas estrellas son raras, encuestas como SDSS-V están diseñadas para tener el poder estadístico de encontrar estas agujas en el pajar estelar y poner a prueba nuestras teorías de formación y explosión estelar.»
Esa puede ser la forma más clara de ver este descubrimiento. El Telescopio Espacial James Webb puede mirar profundamente en el universo temprano, pero a esas distancias principalmente captura galaxias enteras, difuminadas en luz colectiva. Una estrella como SDSS J0715-7334 ofrece algo diferente: un registro local sobreviviente, lo suficientemente cerca para que los astrónomos la desglosen elemento por elemento.
El equipo se asegura de no exagerar la conclusión más amplia. Una estrella no es suficiente para mapear toda la gama de formación de estrellas de primera generación. El artículo señala que se necesitarán muchos más objetos de este tipo, encontrados en diferentes entornos, para probar si las primeras estrellas se formaron de manera diferente en diferentes protogalaxias.
Sin embargo, esta sola estrella ya dice mucho. En algún lugar cerca de la Gran Nube de Magallanes, poco después de que las primeras estrellas iluminaran el universo y murieran, una nube de gas sembrada solo con un rastro de elementos pesados colapsó y formó una pequeña estrella. Contra todo pronóstico, perduró y miles de millones de años después, ha derivado en nuestra galaxia desde una época en la que el cosmos estaba casi químicamente puro.
Los nuevos descubrimientos aparecieron en Nature Astronomy.
