Las primeras estrellas surgieron apenas 250 millones de años después del Big Bang

Una de los grandes retos de la astrofísica es averiguar cómo y cuándo se formaron las primeras galaxias y con ellas, las estrellas. Un nuevo estudio acaba de demostrar que tan sólo 250 millones de años después del Big Bang, es decir, cuando el Universo era casi un recién nacido, ya se habían formado astros en una galaxia muy lejana.

Esta imagen, obtenida por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, muestra el cúmulo de galaxias MACS J1149.5+2223; la imagen del recuadro es la galaxia muy distante MACS1149-JD1.

Han llegado a esa conclusión tras la detección de oxígeno en la galaxia MACS1149-JD1, situada a 13.280 millones de años luz y, por tanto, observada cuando el Universo tenía «sólo» 500 millones de años. De hecho, según explican los autores del estudio en la revista Nature, nunca antes se había detectado oxígeno en una galaxia tan lejana. El anterior récord lo tenía el equipo liderado por el profesor japonés Akio Inoue, también coautor de esta investigación, que en 2016 logró detectar oxígeno a 13.100 millones de años luz.

Ambos descubrimientos han sido posibles gracias a las observaciones realizadas con el radiotelescopio ALMA del Observatorio Europeo Austral (ESO), construido en el desierto chileno de Atacama, a 5.000 metros de altitud, para evitar interferencias y poder captar un tipo de radiación invisible al ojo humano que permite a los astrónomos observar las primeras etapas del cosmos.

Recreación artística de una galaxia durante las primeras etapas del Universo.

Con ALMA, el equipo liderado por Takuya Hashimoto y el mencionado Akio Inoue, de la Universidad Osaka Sangyo, pudo detectar oxígeno en esa galaxia situada a 13.280 millones de años luz. Según aseguran, es la más distante en la que se ha podido detectar este elemento vinculado a la formación estelar. «Más que feliz, quedé entusiasmado al ver la señal del oxígeno más distante», recuerda Hashimoto, que admite que casi no pudo dormir esa noche por la emoción.

Fábrica de oxígeno

El oxígeno se crea en las estrellas y, cuando éstas mueren, se libera y pasa a formar parte de las nubes de gas de las galaxias. Por ello, hubo una época en la que no había oxígeno en el Universo.

Los resultados yacen en el estudio de la línea de emisión en el espectro de la galaxia, producida por la doble ionización del oxígeno. Los contornos (b) marcan los puntos que tienen igual intensidad de emisión.

El escenario que están observando con el radiotelescopio ALMA tuvo lugar 500 millones de años después del Big Bang, cuando el Universo tenía el 3,5 % de la edad actual, así que para que hubiera oxígeno en ese momento, necesariamente tuvo que haber nacido previamente una generación de estrellas que ya habrían muerto. Por eso, sostienen que esos astros, ya maduros, se habrían formado unos 250 millones de años antes.

Esta investigación ha combinado diversos telescopios de la NASA, la ESA y el Observatorio Europeo Austral (ESO) para descubrir y confirmar los hallazgos. Primero trabajaron sobre los datos infrarrojos obtenidos por los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, que les sirvieron para reconstruir la historia de la formación de estrellas. Después utilizaron el radiotelescopio ALMA para observar esa fase de formación del Universo y el Very Large Telescope (VLT), ambos en Chile, para corroborar datos.

Detalle de dos antenas radiotelescópicas en movimiento del centro de apoyo de operaciones del Atacama Large Millimeter Array (ALMA).

«La madurez de la población de estrellas de la galaxia MACS1149-JD1 implica que los astros se formaron en una época más temprana, anterior a la que podemos ver en la actualidad con nuestros telescopios», ha declarado en un comunicado Nicolas Laporte, investigador del University College London y miembro del equipo.

«Con este descubrimiento hemos sido capaces de alcanzar la fase más temprana en la historia de la formación estelar», concluye Hashimoto.

Fuente: Nature. Edición: El Mundo/Teresa Guerrero.