El telescopio Webb de la NASA descubre el inesperado talento de un análogo del universo primitivo para generar polvo

Utilizando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, astrónomos han detectado dos tipos raros de polvo en la galaxia enana Sextans A, una de las galaxias químicamente más primitivas cerca de la Vía Láctea. El hallazgo de polvo de hierro metálico y carburo de silicio (SiC) producido por estrellas envejecidas, junto con diminutos cúmulos de moléculas de carbono, muestra que incluso cuando el universo contenía solo una fracción de los elementos pesados ​​actuales, las estrellas y el medio interestelar aún podían forjar granos de polvo sólido. Esta investigación con el Webb está redefiniendo las ideas sobre cómo evolucionaron las galaxias primitivas y desarrollaron los componentes básicos de los planetas, mientras la NASA explora los secretos del universo y nuestro lugar en él.

Imágenes del Telescopio Espacial James Webb de la NASA de la galaxia enana Sextans A revelan hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), grandes moléculas basadas en carbono que pueden indicar la formación estelar. El recuadro superior derecho muestra con mayor detalle estos HAP, representados en verde. En Sextans A, los HAP son grumosos y relativamente pequeños. Sextans A es una galaxia cercana químicamente primitiva, lo que significa que tiene un contenido muy bajo de metales más pesados ​​que el helio y el hidrógeno. Se asemeja a las galaxias que poblaban el universo primitivo, antes de que las estrellas tuvieran la oportunidad de enriquecer el espacio con metales como el oxígeno y el hierro. Con el nuevo descubrimiento del Webb, Sextans A es ahora la galaxia con menor metalicidad jamás encontrada que contiene HAP. Crédito Imagen: NASA, ESA, CSA, Elizabeth Tarantino (STScI), Martha Boyer (STScI), Julia Roman-Duval (STScI); Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI)

Sextans A se encuentra a unos 4 millones de años luz de distancia y contiene solo entre el 3 % y el 7 % del contenido metálico del Sol, o metalicidad, el término astrofísico para los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. Debido a su pequeño tamaño, a diferencia de otras galaxias cercanas, su atracción gravitatoria es demasiado débil para retener elementos pesados ​​como el hierro y el oxígeno, creados por supernovas y estrellas envejecidas.

Galaxias como esta se asemejan a las que poblaban el universo primitivo justo después del Big Bang, cuando el universo estaba compuesto principalmente de hidrógeno y helio, antes de que las estrellas tuvieran tiempo de enriquecer el espacio con metales. Al estar relativamente cerca, Sextans A ofrece a los astrónomos una oportunidad excepcional de estudiar estrellas individuales y nubes interestelares en condiciones similares a las que existían poco después del Big Bang.

“Sextans A nos proporciona un modelo de las primeras galaxias polvorientas”, afirmó Elizabeth Tarantino, investigadora postdoctoral del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y autora principal de los resultados de uno de los dos estudios presentados en una conferencia de prensa durante la 247.ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Phoenix. “Estos resultados nos ayudan a interpretar las galaxias más distantes captadas por el telescopio Webb y a comprender qué estaba construyendo el universo con sus primeros componentes”.

La imagen del Telescopio Espacial James Webb de la NASA de una porción de la cercana galaxia Sextans A se contextualiza mediante una imagen terrestre del Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros del Observatorio Nacional Kitt Peak. La imagen del Webb muestra la galaxia tanto en el infrarrojo cercano como en el medio, mientras que Kitt Peak captura la luz óptica (visible). Sextans A es una galaxia enana irregular, situada a tan solo 4 millones de años luz de distancia, lo que la sitúa relativamente cerca de la Vía Láctea. Además, es una galaxia bastante pequeña, con un diámetro de 5.000 años luz (la Vía Láctea tiene unos 100.000 años luz). Sextans A es químicamente primitiva, lo que significa que tiene un contenido muy bajo de metales más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. Crédito Imagen: STScI, NASA, ESA, CSA, KPNO, Laboratorio Nacional de Investigación de la Salud (NSF), AURA, Elizabeth Tarantino (STScI), Phil Massey (Observación de Lowell), George Jacoby (NSF, AURA), Chris Smith (NSF, AURA); Procesamiento de imágenes: Alyssa Pagan (STScI), Travis Rector (UAA), Mahdi Zamani (Laboratorio Nacional de Investigación de la Salud), Davide De Martin (Laboratorio Nacional de Investigación de la Salud).

Polvo de forja sin ingredientes habituales

Uno de esos estudios, publicado en la revista Astrophysical Journal , se centró en media docena de estrellas con el espectrómetro de baja resolución a bordo del MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) del telescopio Webb. Los datos recopilados muestran las huellas químicas de las estrellas hinchadas en una fase muy tardía de su evolución, llamadas estrellas de la Rama Asintótica Gigante (AGB). Las estrellas con masas entre una y ocho veces la del Sol pasan por esta fase.

“Una de estas estrellas se encuentra en el extremo de alta masa del rango AGB, y estrellas como esta suelen producir polvo de silicato. Sin embargo, con una metalicidad tan baja, esperamos que estas estrellas estén prácticamente libres de polvo”, afirmó Martha Boyer, astrónoma asociada del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y autora principal de ese segundo estudio complementario. “En cambio, el Webb reveló una estrella que forja granos de polvo compuestos casi en su totalidad de hierro. Esto es algo nunca antes visto en estrellas análogas a las estrellas del universo primitivo”.

Los silicatos, el polvo habitual formado por estrellas ricas en oxígeno, requieren elementos como el silicio y el magnesio, que son casi inexistentes en Sextans A. Sería como intentar hornear galletas en una cocina sin harina, azúcar ni mantequilla. 

Una cocina cósmica normal, como la Vía Láctea, contiene esos ingredientes cruciales en forma de silicio, carbono y hierro. En una cocina primitiva, como la de Sextans A, donde faltan casi todos esos ingredientes, apenas se dispone de harina o azúcar. Por lo tanto, los astrónomos esperaban que, sin esos ingredientes clave, las estrellas de Sextans A no pudieran "cocinar" mucho polvo. 

Sin embargo, no sólo encontraron polvo, sino que Webb demostró que una de estas estrellas utilizó una receta completamente diferente a la habitual para producir ese polvo. 

El polvo de solo hierro, así como el carburo de silicio producido por las estrellas AGB menos masivas a pesar de la baja abundancia de silicio de la galaxia, demuestra que las estrellas evolucionadas aún pueden construir material sólido incluso cuando faltan los ingredientes típicos. 

“El polvo del universo primitivo podría haber tenido un aspecto muy diferente al de los granos de silicato que vemos hoy”, afirmó Boyer. “Estos granos de hierro absorben la luz eficientemente, pero no dejan huellas espectrales nítidas y pueden contribuir a los grandes depósitos de polvo observados en galaxias lejanas detectadas por el Webb”.

Este gráfico muestra el espectro de una estrella gigante en la galaxia Sextans A, al final de su evolución, llamada estrella de la Rama Asintótica Gigante (RBG). Muestra las cantidades de luz infrarroja cercana y media detectadas de la estrella por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA en diferentes longitudes de onda. La línea cian y la línea discontinua roja son los modelos de mejor ajuste para el espectro que contendría principalmente polvo sin silicatos y polvo con al menos un 5 % de silicatos, respectivamente. Los datos del Webb, mostrados como una línea amarilla y triángulos naranjas, se alinean con mayor precisión con el polvo casi sin silicatos, sobre todo en la región de longitud de onda de 10 micras del espectro. Crédito: Ilustración: NASA, ESA, CSA, STScI, Joseph Olmsted (STScI)

Pequeños grupos de moléculas orgánicas

En el estudio complementario , actualmente en revisión por pares, Webb obtuvo imágenes del medio interestelar de Sextans A y descubrió hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), moléculas complejas basadas en carbono y los granos de polvo más diminutos que brillan en luz infrarroja. Este descubrimiento significa que Sextans A es ahora la galaxia con menor metalicidad jamás encontrada que contiene HAP.

Pero, a diferencia de la amplia y extensa emisión de HAP observada en galaxias ricas en metales, el Webb reveló HAP en pequeñas y densas bolsas de apenas unos pocos años luz de diámetro.

“Webb muestra que los HAP pueden formarse y sobrevivir incluso en las galaxias más carentes de metales, pero sólo en pequeñas islas protegidas de gas denso”, dijo Tarantino. 

Los cúmulos probablemente representan regiones donde la protección del polvo y la densidad del gas alcanzan niveles suficientes para permitir que los HAP se formen y crezcan, resolviendo un misterio de décadas acerca de por qué los HAP parecen desaparecer en galaxias pobres en metales.

El equipo cuenta con un programa Webb Cycle 4 aprobado para utilizar espectroscopia de alta resolución para estudiar más a fondo la química detallada de los cúmulos de HAP de Sextans A. 

Conectando dos descubrimientos

En conjunto, los resultados muestran que el universo primitivo tenía vías de producción de polvo más diversas que los métodos más establecidos y probados, como las explosiones de supernovas. Además, los investigadores ahora saben que hay más polvo del previsto con metalicidades extremadamente bajas. 

“Cada descubrimiento en Sextans A nos recuerda que el universo primitivo fue más ingenioso de lo que imaginábamos”, dijo Boyer. “Es evidente que las estrellas encontraron la manera de formar los componentes básicos de los planetas mucho antes de que existieran galaxias como la nuestra”.

El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observa mundos distantes alrededor de otras estrellas e investiga las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

Para obtener más información sobre Webb, visite:

https://science.nasa.gov/webb

Publicado en NASA/Webb el 6 de enero del 2026, enlace publicación.