Un récord roto: el Hubble encuentra la estrella más distante jamás vista
El Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ha establecido un nuevo punto de referencia extraordinario: detectar la luz de una estrella que existió dentro de los primeros mil millones de años después del nacimiento del Universo en el Big Bang (con un corrimiento al rojo de 6,2), la estrella individual más distante jamás vista. . Esto establece un objetivo importante para el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA en su primer año.
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| La estrella apodada Earendel (indicada aquí con una flecha) está posicionada a lo largo de una onda en el espacio-tiempo que le da un aumento extremo, lo que le permite emerger a la vista desde su galaxia anfitriona, que aparece como una mancha roja en el cielo. Toda la escena se ve a través de la lente distorsionada creada por un enorme cúmulo de galaxias en el espacio intermedio, lo que permite ver las características de la galaxia, pero también distorsiona su apariencia, un efecto que los astrónomos llaman lentes gravitacionales. Los puntos rojos a ambos lados de Eärendel son un cúmulo estelar que se refleja a ambos lados de la onda, como resultado de la distorsión de lente gravitacional. La galaxia entera, llamada Arco del Amanecer, aparece tres veces, y los nudos a lo largo de su longitud son cúmulos estelares más reflejados. La posición única de Earendel justo a lo largo de la línea de aumento más extremo permite que se detecte, aunque no sea un cúmulo. Con esta observación, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ha establecido un nuevo punto de referencia extraordinario: detectar la luz de una estrella que existió dentro de los primeros mil millones de años después del nacimiento del Universo en el Big Bang (con un corrimiento al rojo de 6,2), la más distante estrella individual jamás vista. Esto establece un objetivo importante para el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA en su primer año. Crédito: NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI) |
Este hallazgo es un gran salto atrás en el tiempo en comparación con el anterior poseedor del récord de una sola estrella; detectada por Hubble en 2018. Esa estrella existía cuando el universo tenía unos 4.000 millones de años, o el 30 por ciento de su edad actual, en un momento al que los astrónomos se refieren como "desplazamiento al rojo 1,5". Los científicos usan la palabra "desplazamiento al rojo" porque a medida que el Universo se expande, la luz de los objetos distantes se estira o "desplaza" a longitudes de onda más largas y rojas a medida que viaja hacia nosotros.
Pero la estrella recién detectada está tan lejos que su luz ha tardado 12.900 millones de años en llegar a la Tierra, y se nos aparece como cuando el universo tenía solo el 7 por ciento de su edad actual, con un corrimiento al rojo de 6,2. Los objetos más pequeños vistos anteriormente a una distancia tan grande son cúmulos de estrellas, incrustados dentro de las primeras galaxias.
"Casi no lo creímos al principio, estaba mucho más lejos que la anterior estrella de mayor desplazamiento al rojo más distante", dijo el astrónomo Brian Welch de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, autor principal del artículo que describe el descubrimiento, que es publicado en la revista Nature. El descubrimiento se realizó a partir de los datos recopilados durante el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) del Hubble, dirigido por el coautor Dan Coe en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI).
“Normalmente, a estas distancias, las galaxias enteras se ven como pequeñas manchas, la luz de millones de estrellas mezclándose”, dijo Welch. “La galaxia que alberga esta estrella ha sido magnificada y distorsionada por lentes gravitacionales en una larga media luna que llamamos Arco del Amanecer”. Después de estudiar la galaxia en detalle, Welch determinó que una característica es una estrella extremadamente magnificada a la que llamó Earendel, que significa "estrella de la mañana" en inglés antiguo. El descubrimiento promete abrir una era inexplorada de formación estelar muy temprana.
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| Con esta observación, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA ha establecido un nuevo punto de referencia extraordinario: detectar la luz de una estrella que existió dentro de los primeros mil millones de años después del nacimiento del Universo en el Big Bang (con un corrimiento al rojo de 6,2), la más distante estrella individual jamás vista. Esto establece un objetivo importante para el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA en su primer año. Crédito: NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI) |
"Earendel existió hace tanto tiempo que es posible que no haya tenido todas las mismas materias primas que las estrellas que nos rodean hoy", explicó Welch. “Estudiar a Eärendel será una ventana a una era del Universo con la que no estamos familiarizados, pero que condujo a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro realmente interesante, pero comenzamos con el segundo capítulo y ahora tendremos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”, dijo Welch.
"Existe una predicción teórica de larga data de que las estrellas que se forman únicamente a partir de los elementos que se forjaron poco después del Big Bang (hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio) deberían ser más masivas que las estrellas que se forman hoy", agregó un miembro del equipo. Erik Zackrisson, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Uppsala en Suecia. "Estas estrellas primordiales, conocidas como estrellas de Población III, hasta ahora han eludido a los observadores, pero podrían volverse detectables si se someten a un aumento muy alto mediante lentes gravitacionales, como en el caso del objeto Earendel".
El equipo de investigación estima que Eärendel tiene al menos 50 veces la masa de nuestro Sol y es millones de veces más brillante, rivalizando con las estrellas más masivas conocidas. Pero incluso una estrella tan brillante y de gran masa sería imposible de ver a una distancia tan grande sin la ayuda del aumento natural de un enorme cúmulo de galaxias, en este caso conocido como WHL0137-08, que se encuentra entre nosotros y Eärendel. La masa del cúmulo de galaxias deforma el tejido del espacio, creando una poderosa lupa natural que distorsiona y amplifica enormemente la luz de los objetos distantes detrás de él.
Gracias a la rara alineación con el cúmulo de galaxias de aumento, la estrella Eärendel aparece directamente o muy cerca de una onda en el tejido del espacio. Esta ondulación, que se conoce en óptica como "cáustica", proporciona un aumento y un brillo máximos. El efecto es análogo a la superficie ondulada de una piscina que crea patrones de luz brillante en el fondo de la piscina en un día soleado. Las ondas en la superficie actúan como lentes y enfocan la luz del sol al máximo brillo en el fondo de la piscina.
Esta cáustica hace que la estrella Eärendel sobresalga del resplandor general de su galaxia de origen. Su brillo se magnifica mil veces o más. En este punto, los astrónomos no pueden determinar si Eärendel es una estrella binaria, pero la mayoría de las estrellas masivas tienen al menos una estrella compañera más pequeña.
Los astrónomos esperan que Eärendel permanezca muy ampliada en los años venideros. Será observado por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA [1] más adelante en 2022 [2]. Se necesita la alta sensibilidad de Webb a la luz infrarroja para aprender más sobre Eärendel, porque su luz se estira (desplazada hacia el rojo) a longitudes de onda infrarrojas más largas por la expansión del Universo.
"Las imágenes y los espectros de Webb nos permitirán confirmar que Earendel es de hecho una estrella y restringir su edad, temperatura, masa y radio", explicó el miembro del equipo José María Diego del Instituto de Física de Cantabria en España. "Combinar las observaciones de Hubble y Webb nos permitirá aprender también sobre las microlentes en el cúmulo de galaxias, que podrían incluir objetos exóticos como los agujeros negros primordiales".
La composición de Eärendel será de gran interés para los astrónomos, porque se formó antes de que el Universo se llenara con los elementos pesados producidos por sucesivas generaciones de estrellas masivas. Si los estudios de seguimiento encuentran que Earendel solo está hecho de hidrógeno primordial y helio, sería la primera evidencia de las legendarias estrellas de la Población III, que se supone que son las primeras estrellas en formarse después del Big Bang. Si bien la probabilidad es pequeña, Welch admite que es tentadora de todos modos.
"Con Webb, podemos ver estrellas incluso más distantes que Earendel, lo que sería increíblemente emocionante", dijo Welch. “Iremos tan atrás como podamos. Me encantaría ver a Webb romper el récord de distancia de Eärendel”.
Notas
[1] Lanzado en diciembre de 2021 en un cohete Ariane 5 desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa, Webb está diseñado y construido para ofrecer a los científicos las capacidades necesarias para ampliar las fronteras del conocimiento en muchas áreas de la astronomía. Esto incluye la investigación sobre nuestro propio Sistema Solar, la formación de estrellas y planetas (incluidos los planetas fuera de nuestro Sistema Solar, exoplanetas), y sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias, en formas nunca antes posibles. El Telescopio Espacial James Webb es un proyecto internacional liderado por la NASA en asociación con la ESA y la Agencia Espacial Canadiense. Puede mantenerse actualizado sobre las actualizaciones de ESA/Webb aquí.
[2] Eärendel se observará con el telescopio espacial James Webb como parte del programa de observación #2282.
Más información
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA.
El equipo internacional de astrónomos que llevó a cabo este estudio está formado por B. Welch, D. Coe, JM Diego, A. Zitrin, E. Zackrisson, P. Dimauro, Y. Jimenez-Teja, P. Kelly, G. Mahler, M Oguri, FX Timmes, R. Windhorst, M. Florian, SE de Mink, RJ Avila, J. Anderson, L. Bradley, K. Sharon, A. Vikaeus, S. McCandliss, M. Bradac, J. Rigby, B Frye, S. Toft, V. Estrecho, M. Trenti, S. Sharma. F. Andrade-Santos, T. Broadhurst.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI)
Enlaces
Contactos
Brian Welch
Universidad Johns Hopkins
baltimore, estados unidos de américa
Correo electrónico: bwelch7@jhu.edu
Betania Downer
Director de Comunicaciones Científicas de ESA/Hubble
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
• Publicado en ESA/Hubble el 4 de marzo del 2022, enlace publicación.
