Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos han descubierto los secretos de las primeras galaxias que llenaron el cosmos infantil de polvo, que sería vital para el nacimiento de nuevas estrellas y el crecimiento de las galaxias.
Sin embargo, aunque el JWST es lo suficientemente potente como para ver muchas de estas galaxias tempranas, todavía está limitado a la hora de profundizar en ellas con gran detalle. Entonces, el equipo en el centro de esta investigación solucionó este problema estudiando una galaxia mucho más cercana y moderna con muchas características que se asemejan a las primeras galaxias del universo.
En lugar de poder estudiar los procesos que ocurrieron en el universo primitivo y que permitieron que las galaxias fueran sembradas de “metales” (el término que usan los astrónomos para describir elementos más pesados que el hidrógeno y el helio), los investigadores dirigieron su atención a una galaxia enana a sólo 4,6 millones de años luz de distancia.
“Estudiar directamente las galaxias que poblaron el universo primitivo sigue siendo muy difícil, por lo que observar una galaxia cercana como Sextans A, que presenta condiciones químicas similares, nos ofrece una valiosa oportunidad para comprender cómo evolucionaron las primeras generaciones de estrellas y qué papel desempeñaron en la transformación del medio interestelar”, afirmó en un comunicado el líder del equipo, Claudio Gavetti, del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF).
¿Cómo Sextans A se hace pasar por galaxias antiguas?
El universo primitivo era un lugar bastante aburrido en términos de química. Esto se debe a que estaba dominado por el elemento más ligero, el hidrógeno, con algo de helio y una pequeña cantidad de elementos pesados, o metales. Esto significa que la primera generación de estrellas, las llamadas estrellas POP III, eran igualmente pobres en metales.
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Sin embargo, durante sus vidas, las estrellas POP III fusionaron hidrógeno y helio en sus núcleos para forjar elementos más pesados. Cuando estas estrellas originales llegaron al final de sus vidas, explotaron en explosiones de supernova que dispersaron estos metales en el medio interestelar, las vastas nubes de polvo y gas entre las estrellas.
Con el tiempo, las zonas densas y frías de estas vastas nubes colapsaron bajo su propia gravedad, dando origen a la siguiente generación de estrellas, las estrellas POP II, que, gracias a la muerte de supernovas de sus predecesoras, eran más ricas en metales.
Nuestra propia estrella, el Sol, está clasificada como estrella POP I, lo que significa que es incluso más rica en metales que estas estrellas de segunda generación. Sin embargo, no todas las galaxias modernas son tan ricas en metales; Esto es especialmente cierto en el caso de galaxias enanas como Sextans A, aunque se encuentra en el borde exterior de nuestro patio cósmico, conocido como el “grupo local”.
El sextano A es tan pobre en metales que se estima que contiene sólo entre el 1% y el 7% de los elementos pesados que se encuentran en el sol. Eso lo convierte en un gran indicador para el estudio de las galaxias tempranas pobres en metales.
Utilizando los instrumentos NIRCam (Cámara de infrarrojo cercano) y MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) del JWST, Gavetti y sus colegas obtuvieron observaciones de alta resolución de Sextans A que les permitieron mapear toda la población de estrellas de la galaxia enana durante una fase evolutiva conocida como la “rama asintótica de gigante roja”.
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Esta fase ocurre cuando las estrellas más grandes que el Sol agotan helio en sus núcleos, creando un corazón de carbono inerte, pero la fusión nuclear continúa en capas externas alternas que queman helio e hidrógeno. Como resultado, estas estrellas se “hinchan” y su brillo puede multiplicarse por mil.
Los hallazgos del equipo revelaron que alrededor del 90% de las estrellas ramificadas de gigantes rojas asintóticas que estudiaron no estaban rodeadas por envolturas de polvo. Sin embargo, unas veinte de estas estrellas estaban incrustadas en gruesas capas de polvo. También descubrieron que estas “fábricas de polvo” se formaron hace entre 2.000 y 3.000 millones de años a partir de estrellas con una masa inicial de aproximadamente 1,5 veces la masa del sol.
Esta investigación es un paso adelante en la comprensión de qué estrellas del universo primitivo tenían más probabilidades de crear el polvo metálico que habría enriquecido a las siguientes generaciones de estrellas. Eso significa que ayuda a pintar una imagen completa de cómo tomó forma el universo tal como lo vemos hoy.
Los científicos detrás de este estudio dicen que este tipo de investigación habría sido imposible antes del lanzamiento de Webb.
“El JWST nos permite observar con un detalle sin precedentes entornos que hasta hace unos años estaban fuera de nuestro alcance”, dijo Flavia Dell’Agli, miembro del equipo del INAF. “El valor de estos datos no reside sólo en las imágenes, sino en la capacidad de compararlas con modelos teóricos y comprobar cuán correctamente describen la evolución de las estrellas”.
La investigación del equipo fue publicada el lunes (20 de julio) en The Astrophysical Journal.