Los astrónomos no saben exactamente cuándo se formaron las primeras estrellas en el Universo porque aún no se han observado. Y ahora, las nuevas observaciones del Telescopio Espacial Hubble sugieren que las primeras estrellas y galaxias pueden haberse formado incluso antes de lo estimado previamente.
¿Por qué? *Todavía* no los hemos visto, incluso con el mejor telescopio que tenemos, llevados al límite.
Un grupo de investigadores usó el Hubble para mirar hacia atrás en el tiempo (y el espacio) hasta donde podía ver, con la esperanza de estudiar esta primera generación de estrellas del Universo primitivo, que se llaman estrellas de Población III. Hubble miró y entrecerró los ojos cuando el Universo tenía solo 500 millones de años, que se cree que es el límite del Hubble, y no encontró evidencia de estas primeras estrellas.
El nombre, Población III, es un poco confuso. ¿No deberían llamarse estas primeras estrellas estrellas de Población I? Seamos realistas, a los astrónomos nunca se les ha dado bien nombrar cosas. El nombre de Población I ya se había tomado cuando los astrónomos clasificaron las estrellas de la Vía Láctea como Población I (estrellas como el Sol, ricas en elementos más pesados). Entonces, el nombre de Población II se utilizó para clasificar las estrellas más antiguas de la Vía Láctea con un bajo contenido de elementos pesados.
Y eso dejó el nombre de Población III para clasificar las estrellas que se forjaron a partir del material primordial que emergió del Big Bang, hace aproximadamente 13.800 millones de años. Las estrellas de la Población III deben haber estado compuestas únicamente de hidrógeno, helio y litio, los únicos elementos que existían antes de que los procesos en los núcleos de estas estrellas pudieran crear elementos más pesados, como oxígeno, nitrógeno, carbono y hierro.
Rachana Bhatawdekar, de la Agencia Espacial Europea, dirigió este estudio más reciente, investigando el universo primitivo desde aproximadamente 500 millones hasta mil millones de años después del Big Bang. Estudiaron el cúmulo estelar MACSJ0416 (ver el comentario anterior sobre la nomenclatura de nombres de los astrónomos) y el campo circundante con el Telescopio Espacial Hubble, junto con el uso de datos de apoyo del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y el Telescopio Muy Grande con base en tierra del Observatorio Europeo Austral).
Estas observaciones formaron parte del programa Frontier Fields del Hubble, que observó seis cúmulos de galaxias distantes entre 2012 y 2017 y produjo las observaciones más profundas jamás realizadas de cúmulos de galaxias y las galaxias ubicadas detrás de ellos. Esto se logró mediante el uso del efecto de lente gravitacional, donde las masas de los cúmulos de galaxias en primer plano son lo suficientemente grandes como para doblar y aumentar la luz de los objetos más distantes detrás de ellos. Esto le permite al Hubble usar estas lupas cósmicas para estudiar objetos que están más allá de sus capacidades operativas nominales.
Estas observaciones revelaron galaxias entre 10 y 100 veces más débiles que las observadas anteriormente.
Bhatawdekar y su equipo desarrollaron una nueva técnica que elimina la luz de las brillantes galaxias en primer plano que constituyen estas lentes gravitacionales. Esto les permitió descubrir galaxias con masas más bajas que las observadas anteriormente con Hubble, a una distancia correspondiente a cuando el Universo tenía menos de mil millones de años.
“No encontramos evidencia de estas estrellas de Población III de primera generación en este intervalo de tiempo cósmico”, dijo Bhatawdekar. “Estos resultados tienen profundas consecuencias astrofísicas, ya que muestran que las galaxias deben haberse formado mucho antes de lo que pensábamos”.
Dado que estas observaciones están en los límites del Hubble, pone una tarea más en la lista de tareas pendientes para el próximo Telescopio Espacial James Webb.
Más información:
Comunicado de prensa HST
Hubblecast 118: Cómo las primeras estrellas transformaron el Universo
Artículo de UT: Los astrónomos esperan ver las primeras estrellas y galaxias del Universo