La NASA encuentra el eslabón perdido que revoluciona nuestra comprensión del cosmos

WMAP poblacion iii

En general, la física se enfrenta actualmente a numerosos problemas para modelar correctamente su forma de entender el universo. Dentro de la cosmología, una de las búsquedas más importantes es la de estrellas de población III, cuya observación permitiría conocer en gran profundidad los secretos del cosmos y el origen del mismo. Con ayuda de James Webb, dos grupos de investigadores arrojaron luz sobre los misterios que alberga una de las galaxias más lejanas conocidas hasta la fecha.

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Fotografía del campo profundo de James Webb de la región GOODS Norte. Créditos: NASA, ESA, CSA, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), M. Rieke (University of Arizona), D. Eisenstein (CfA).

Nacimiento del universo

Posterior al Big Bang, y la etapa conocida como era de la reionización, el universo era casi en su totalidad hidrógeno y en menor medida helio. El rico medio interestelar facilitaba la proliferación de estrellas masivas con muy baja a nula metalicidad. Estas son llamadas de tercera población y corresponden a las primeras formadas en la historia del cosmos. Además, de uno de los objetos teóricos más buscados por la astrofísica moderna.

Debido a la ausencia de metales, es decir, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, las estrellas primigenias tenían una mayor facilidad para alcanzar altas temperaturas y brillos considerables. Fueron teorizadas originalmente en 1965 y serían las responsables, durante su muerte en forma de supernova, de bañar el universo en una mayor variedad de elementos.

Buscando en el borde del universo

Dos equipos independientes analizaron la galaxia GN-z11, una de las más lejanas y brillantes conocidas hasta la fecha. Originalmente descubierta por el Telescopio Espacial Hubble, ocultaba grandes misterios en su interior. El primero de ellos era el origen de su anormal luminosidad, más de la esperada para un objeto tan lejano y antiguo. Además, se deseaba estudiar en profundidad su composición.

El primero de los equipos empleó el instrumento NIRSpec para buscar trazas de metales en las estrellas y el gas interestelar. Sorpresivamente, no hay ningún indicio de la presencia de elementos más pesados que el helio, evidenciando una gran pureza en los materiales presentes. Esta es la mayor evidencia del posible descubrimiento de las estrellas de población III.

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Espectro de la galaxia GN-z11 donde solo se evidencia la presencia de helio con gran certeza. Créditos: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI).

Con ayuda del instrumento NIRCam, el otro equipo encontró fuertes evidencias de un núcleo activo en la galaxia GN-z11. Por medio de la detección de ciertos elementos ionizados en gases de inusual densidad, fue posible determinar la presencia de un agujero negro.

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Fotografía de campo profundo de James Webb donde se realiza un acercamiento a la galaxia GN-z11, con una apariencia de un óvalo rojizo difuso. Créditos: NASA, ESA, CSA, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), M. Rieke (University of Arizona), D. Eisenstein (CfA).

Este es hasta la fecha el agujero negro supermasivo activo más distante conocido hasta la fecha. Es además un motor para distintos procesos de gran magnitud, el uno de ellos es la acreción de masa a su alrededor, provocando un aumento en la temperatura y un aumento considerable en el brillo, opacando el resto de las estrellas de la galaxia.

A su vez, la acreción de materia provoca un viendo interestelar de gran rapidez, alcanzando fracciones significativas de la velocidad de la luz. Gracias a las observaciones se estima su masa en un aproximado de dos millones de veces la masa del Sol.

Revolución universal

Se espera una continuación en los estudios a GN-z11 con ayuda de distintos observatorios espaciales para desvelar los secretos detrás de la lejana galaxia. Así como determinar de mejor manera y con mayor precisión la naturaleza de las estrellas allí presentes y si es el caso, estudiar por primera vez las enigmáticas estrellas de población III que pueden cambiar la forma en que comprendemos la evolución del universo.  

Francisco Andrés Forero Daza
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