Descubren una de las primeras estrellas formadas en la Vía Láctea

J0815+4729, una estrella muy antigua.

Imagen de artista de la explosión de las primeras estrellas masivas que se formaron en la Vía Láctea. La estrella J0815 + 4729 se formó a partir del material eyectado por estas primeras supernovas. Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC).

lnvestigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han identificado con el Gran Telescopio Canarias (GTC) una estrella clave para entender la formación de los primeros elementos químicos en la galaxia. Los resultados de la investigación se publican hoy en la revista científica The Astrophysical Journal Letters, artículo en línea.

El estudio presenta el descubrimiento de una de las estrellas con menos contenido metálico que se conoce, por contenido metálico en astrofísica se entiende de materiales más pesados que el hidrógeno y el helio. Esta estrella se encuentra a 7.500 años luz de distancia del Sol, en el halo de la Vía Láctea, y puede localizarse en la línea de visión de la constelación del Lince. El astro se encuentra aún en la Secuencia Principal, etapa en la que las estrellas pasan la mayor parte de su vida. La fuente de energía de estas estrellas sigue siendo la fusión de hidrógeno en su núcleo y su temperatura superficial y luminosidad apenas cambian. Otra de sus características es su baja masa, que aproximadamente supone 0,7 veces la del Sol, aunque tiene una temperatura 400 grados superior a la nuestra estrella.

Este descubrimiento ha sido posible gracias a imágenes espectroscópicas obtenidas con el instrumento OSIRIS (Optical System for Imaging and low-intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy) instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC), en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Gracias a esta técnica, que descompone la luz de los objetos celestes para estudiar sus propiedades físicas y químicas, se sabe que J0815+4729 está compuesta por una millonésima parte de la cantidad de calcio y hierro que hay en el Sol, pero que posee un enorme contenido en carbono, casi un 15% del carbono solar.

“Únicamente se conocen unas pocas estrellas (contadas con los dedos de la mano) de este tipo en el halo, donde se encuentran las estrellas más antiguas y más pobres en metales de nuestra galaxia”, explica David Aguado, estudiante de doctorado FPI-SO (Formación de Personal Investigador - Severo Ochoa) del IAC y la Universidad de La Laguna (ULL) y autor principal del artículo.

Instrumento OSIRIS ensamblado en el simulador del rotador Nasmyth del IAC
durante la fase de pruebas. Crédito: IAC.

“La teoría predice que estas estrellas podrían formarse justo después y a partir del material de las primeras supernovas, cuyos progenitores fueron las primeras estrellas masivas de la galaxia, aproximadamente 300 millones de años tras el Big Bang”, señala Jonay González Hernández, investigador Ramón y Cajal del IAC y otro de los autores del artículo. “A pesar de su edad y de la distancia a la que se encuentra de nosotros, todavía hoy es observable”, añade.

De hecho, esta estrella se identificó inicialmente en la base de datos de SDSS (Sloan Digital Sky Survey) en el proyecto BOSS (Bayron Oscillation Spectroscopic Survey) y, posteriormente, se observó con el sistema de espectrógrafo e imágenes de dispersión intermedia (ISIS, por sus siglas en inglés) en el Telescopio William Herschel (WHT), del Grupo de Telescopios Isaac Newton, que también se encuentra en el Observatorio del Roque de los Muchachos.

“Esta estrella estaba ´escondida´ en la base de datos del proyecto BOSS, entre un millón de espectros estelares que hemos analizado para identificarla, lo que ha requerido un considerable esfuerzo observacional y computacional”, indica el también investigador del IAC y coautor de esta publicación, Carlos Allende Prieto. “Se requiere espectroscopía de alta resolución en telescopios de gran diámetro para intentar detectar otros elementos químicos en la estrella, que ayuden a entender las primeras supernovas y sus progenitores”, subraya.

El Gran Telescopio Canaria, GTC. Crédito: IAC.

En un futuro cercano, el espectrógrafo HORS, en fase de pruebas en el GTC, podría proporcionar una herramienta clave para el análisis químico de estrellas débiles como la estrella J0815+4729.

Rafael Rebolo, director del IAC y coautor de esta publicación, señala: “Detectar el litio nos proporcionaría información crucial relacionada con la nucleosíntesis en el Big Bang. Estamos trabajando para que el GTC tenga un espectrógrafo de alta resolución y amplio rango espectral para poder acceder, entre otras cosas, a la química detallada de estrellas únicas como J0815+4729”.

Los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el  Gran Telescopio CANARIAS (GTC) forman parte de la red de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) de España.

Artículo: D.S. Aguado et al. J0815+4729: A chemically primitive dwarf star in the Galactic Halo observed with Gran Telescopio Canarias. https://arxiv.org/abs/1712.06487

Contacto IAC:
David Sánchez Aguado aguado@iac.es
Jonay I. González Hernández jonay@iac.es

Publicado en IAC el 19 de diciembre del 2.017.