La primera generación de estrellas transformó el universo. Dentro de sus núcleos, el hidrógeno y el helio simples se fusionaron en un arco iris de elementos. Cuando estas estrellas murieron, explotaron y enviaron estos nuevos elementos por todo el universo. El hierro que corre por tus venas, el calcio de tus dientes y el sodio que alimenta tus pensamientos nacieron en el corazón de una estrella muerta hace mucho tiempo.
Nadie ha podido encontrar ninguna de esas estrellas de primera generación, pero los científicos han anunciado un hallazgo único:una estrella de segunda generación que se formó originalmente en una galaxia diferente a la nuestra.
"Esta estrella proporciona una ventana única al proceso temprano de formación de elementos en galaxias distintas a la nuestra", dijo Anirudh Chiti, becario postdoctoral de la Universidad de Chicago y primer autor de un artículo que anuncia los hallazgos. "Hemos construido una idea de cómo se ven estas estrellas enriquecidas químicamente por las primeras estrellas en la Vía Láctea, pero aún no sabemos si algunas de estas firmas son únicas o si algo sucedió de manera similar en otras galaxias. ."
El artículo fue publicado el 20 de marzo en Nature Astronomy.
Chiti se especializa en lo que se llama arqueología estelar:reconstruir cómo las primeras generaciones de estrellas cambiaron el universo. "Queremos entender cuáles fueron las propiedades de aquellas primeras estrellas y cuáles fueron los elementos que produjeron", dijo Chiti.
Pero nadie ha logrado todavía ver directamente estas estrellas de primera generación, si es que queda alguna en el universo. En cambio, Chiti y sus colegas buscan estrellas que se formaron a partir de las cenizas de esa primera generación.
Es un trabajo duro, porque incluso la segunda generación de estrellas es ahora increíblemente antigua y rara. La mayoría de las estrellas del universo, incluido nuestro propio sol, son el resultado de decenas o miles de generaciones, formando cada vez más elementos pesados.
"Quizás menos de una de cada 100.000 estrellas de la Vía Láctea sea una de estas estrellas de segunda generación", dijo. "Realmente estás sacando agujas de un pajar."
Pero vale la pena obtener instantáneas de cómo era el universo en el tiempo. "En sus capas exteriores, estas estrellas conservan los elementos cercanos a donde se formaron", explicó. "Si puedes encontrar una estrella muy antigua y obtener su composición química, podrás entender cómo era la composición química del universo donde se formó esa estrella, hace miles de millones de años".
Una rareza intrigante
Para este estudio, Chiti y sus colegas apuntaron sus telescopios a un objetivo inusual:las estrellas que forman la Gran Nube de Magallanes.
La Gran Nube de Magallanes es una brillante franja de estrellas visible a simple vista en el hemisferio sur. Ahora pensamos que alguna vez fue una galaxia separada que fue capturada por la gravedad de la Vía Láctea hace apenas unos miles de millones de años. Esto lo hace particularmente interesante porque sus estrellas más antiguas se formaron fuera de la Vía Láctea, lo que brinda a los astrónomos la oportunidad de aprender si las condiciones en el universo primitivo eran todas iguales o eran diferentes en otros lugares.
Los científicos buscaron evidencia de estas estrellas particularmente antiguas en la Gran Nube de Magallanes y catalogaron diez de ellas, primero con el satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea y luego con el Telescopio de Magallanes en Chile.
Una de estas estrellas inmediatamente saltó a la vista como una rareza. Tenía muchos, muchos menos elementos pesados que cualquier otra estrella vista hasta ahora en la Gran Nube de Magallanes. Esto significa que probablemente se formó a raíz de la primera generación de estrellas, por lo que aún no había acumulado elementos más pesados en el transcurso de repetidos nacimientos y muertes estelares.
Al mapear sus elementos, los científicos se sorprendieron al ver que tenía mucho menos carbono que hierro en comparación con lo que vemos en las estrellas de la Vía Láctea.
"Eso fue muy intrigante y sugiere que tal vez la mejora del carbono de la primera generación, como vemos en la Vía Láctea, no fue universal", dijo Chiti. "Tendremos que realizar más estudios, pero esto sugiere que existen diferencias de un lugar a otro.
"Creo que estamos completando la imagen de cómo se veía el proceso inicial de enriquecimiento de elementos en diferentes entornos", dijo.
Sus hallazgos también corroboraron otros estudios que han sugerido que la Gran Nube de Magallanes produjo muchas menos estrellas en sus inicios en comparación con la Vía Láctea.
Actualmente, Chiti dirige un programa de imágenes para mapear una gran parte del cielo del sur y encontrar las estrellas más tempranas posibles. "Este descubrimiento sugiere que debería haber muchas de estas estrellas en la Gran Nube de Magallanes si miramos de cerca", dijo. "Es realmente emocionante abrir la arqueología estelar de la Gran Nube de Magallanes y poder mapear con tanto detalle cómo las primeras estrellas enriquecieron químicamente el universo en diferentes regiones".
Más información: Anirudh Chiti et al, Enriquecimiento por primeras estrellas extragalácticas en la Gran Nube de Magallanes, Nature Astronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02223-w
Proporcionado por la Universidad de Chicago
