Resumen (25 de septiembre de 2005): ¿A qué se parecían las primeras estrellas?¿Cómo se originaron y se extinguieron? Los astrónomos tienen ideas pero no pruebas. Las primeras estrellas están tan distantes y se formaron hace tanto tiempo que son invisibles a nuestros mejores telescopios.





Basado en una investigación del CfA de Harvard

Las explosiones de rayos gamma proyectan tal energía que los astrónomos pueden reconocerlas a través del universo, tal como muestra esta imagen. Crédito: David A. Aguilar (CfA)

¿A qué se parecían las primeras estrellas?¿Cómo originaron y se extinguieron? Los astrónomos tienen ideas pero no pruebas. Las primeras estrellas están tan distantes y se formaron hace tanto tiempo que son invisibles a nuestros mejores telescopios.

Hasta que estallan. Las hipernovas (más poderosas que las supernovas) y sus explosiones de rayos gamma asociadas ofrecen a los astrónomos la posibilidad de detectar la energía procedente de la primera generación de estrellas.

El satélite Swift de la NASA ha sido testigo de una explosión de rayos gamma (GRB) con un corrimiento al rojo de 6.29, lo que significa que la estrella progenitora explosionó hace unos 13.000 millones de años. Los teóricos Volker Bromm (University of Texas en Austin) y Avi Loeb (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) (Centro Smithsoniano Harvard para la Astrofísica – CfA) pronostican que una décima parte de las explosiones que el Swift verá durante su vida operativa procederán de estrellas con un corrimiento al rojo de 5 o superior, que se formaron y extinguieron durante los primeros 1.000 millones de años del universo.

“La mayoría de esas GRBs procederán de la segunda generación de estrellas o posteriores”, dijo Loeb. “Pero si tenemos suerte, el Swift podría incluso detectar una explosión procedente de una de las primeras estrellas que se formaron – una estrella compuesta sólo de hidrógeno y helio”.

Reloj de arena marcando el amanecer desde una nebulosa, una estrella que estalló mirando a través del tiempo. Crédito: Hubble

Los cálculos sugieren que tales estrellas, llamadas Population III por razones históricas, podrían haber sido colosales, pesando de 50 a 500 veces tanto como el sol. Una estrella Population III habría engullido su combustible nuclear más rápido que un SUV, extinguiéndose de una forma rápida y fulminante.

“Nuestro mayor éxito actual es que la reciente GRB no procedía de una estrella Pop III. Sin embargo, su corrimiento al rojo es suficientemente elevado como para hacerla muy interesante”, dijo Bromm.

Una pregunta clave formulada por Bromm y Loeb es si una estrella Pop III podría haber generado una GRB – una explosión suficientemente potente para ser vista desde una distancia de más de 13.000 millones de años luz.

La respuesta que obtuvieron fue un sí con reservas. Las estrellas Pop III eran suficientemente grandes para explosionar violentamente, dejando atrás un agujero negro en la mayoría de los casos. Sin embargo, una estrella Pop III tendría que formar parte de un ajustado sistema binario para generar una GRB.

Un sistema binario cercano podría desprender la capas más externas de una estrella Pop III agonizante, dejando menos material que obstaculizara la explosión de la estrella en sus últimos momentos de vida. Los chorros de material generado por el naciente agujero negro podrían, por tanto, salir más fácilmente, creando una explosión de energía de rayos gamma detectable a través del universo.

La mitad de las estrellas cercanas forman parte de sistemas de estrellas binarios o múltiples. La frecuencia de los binarios, particularmente los binarios cercanos, entre las estrellas Pop III continúa siendo desconocida.

Como se muestra en esta imagen, las primeras estrellas del universo eran colosales, extinguiéndose de una forma rápida y fulminante. El satélite Swift de la NASA podría detectar las explosiones resultantes de rayos gamma, abriendo una nueva ventana en la temprana historia del cosmos. Crédito: David A. Aguilar (CfA)

“Los astrónomos enfocarán esta pregunta sobre la frecuencia binaria de las Pop III usando un doble enfoque, observacional y teórico, dijo Bromm. “Mediante la búsqueda de GRBs con un alto corrimiento al rojo, podemos forzar esa cifra empíricamente. También intentaremos mejorar las simulaciones y hacerlas suficientemente detalladas para organizar esos detalles sobre la formación estelar”.

Si los sistemas estelares son comunes entre las estrellas Pop III, entonces las GRBs con un alto corrimiento al rojo podrían ofrecer a los astrónomos una oportunidad ideal para estudiar la primera generación de estrellas.

”Si los Pop III binarios son comunes, Swift será el primer observatorio para investigar la formación estelar de Population III con un alto corrimiento al rojo”, dijo Loeb.