Viaje al pasado por una lupa cósmica: así se descubrió la estrella más lejana jamás vista

A pesar de que en los últimos meses el telescopio espacial James Webb ha sido la estrella de todos los titulares relacionados con descubrimientos espaciales, su antecesor acaba de marcarse un tanto histórico. El equipo de astrónomos encargado de explorar el espacio exterior con el telescopio espacial Hubble acaba de descubrir lo que, en principio, parece ser la estrella más lejana y primordial que se ha observado hasta ahora: Earendel.

"Es, con mucho, la estrella individual más lejana que hemos visto nunca", afirma Jane Rigby, de la NASA, coautora del artículo que describe el descubrimiento y que se ha publicado esta semana en la revista Nature. "Esta será nuestra mejor oportunidad para estudiar cómo era una estrella individual y masiva en el universo primitivo".

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La estrella recibe el nombre de Earendel en honor a la palabra (en inglés antiguo) que responde a la definición de "estrella de la mañana" o "luz naciente". Su origen se remonta a sólo 900 millones de años después del Big Bang; la anterior poseedora del récord, apodada Ícaro, existió aproximadamente 4300 millones de años después de ese acontecimiento explosivo. Esto significa que Earendel existió durante una época poco después de que el universo naciente saliera de una era de oscuridad, cuando algunas de las primeras galaxias estaban en pleno proceso de crecimiento y evolución.

Los científicos estiman que Earendel es al menos 50 veces más grande que el Sol, aunque cabe la posibilidad de que forme parte de una pareja binaria de estrellas en lugar de ser una estrella solitaria. Las observaciones posteriores con el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA deberían ayudar a confirmar si el objeto es una estrella o algo totalmente distinto.

"Esta es una interpretación realmente emocionante, y me encantaría que fuera cierta", dice la astrónoma Katherine Whitaker, de la Universidad de Massachusetts Amherst (Estados Unidos), que no formó parte del equipo de descubrimiento. "Este es el tipo de cosas que espero que descubramos más, y estoy deseando ver lo que muestran sus observaciones de seguimiento".

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Una lupa cósmica 

Estudiar el universo lejano es como mirar hacia atrás en el tiempo. Debido a lo mucho que tarda la luz en atravesar el cosmos, los científicos ven las estrellas y galaxias extremadamente lejanas tal y como aparecían hace millones o miles de millones de años, cuando esos objetos emitían la luz que hoy captan los telescopios. Además de desplegar telescopios más avanzados, la comunidad científica ha desarrollado formas cada vez más inteligentes de explorar los confines más profundos del espacio y el tiempo.

Para esta observación, los astrónomos utilizaron el Hubble para asomarse al universo primitivo apuntando a un cúmulo de galaxias extremadamente masivo llamado WHL0137-08. Los cúmulos de este tipo son tan masivos que su gravedad retuerce y deforma la luz circundante, magnificando a veces fortuitamente los objetos de fondo en un fenómeno conocido como lente gravitacional.

Durante la última década, el Reionization Lensing Cluster Survey ha utilizado 41 de estas lentes cósmicas para buscar objetos magnificados que existían cuando las primeras luces del universo apenas se encendían. Gracias a esta técnica, los científicos han detectado estrellas lejanas, galaxias, supernovas y objetos extremadamente brillantes conocidos como cuásares.

Cuando las galaxias se ven de esta manera, la luz se deforma en un arco característico. Una de esas galaxias magnificadas, ahora apodada el Arco del Sol, es el hogar de la estrella Earendel.

"La galaxia en la que se encuentra la estrella tiene una lente gravitacional que forma un arco largo y delgado en forma de media luna", explica el autor principal del estudio, Brian Welch, de la Universidad Johns Hopkins de Maryland (Estados Unidos). "Ese arco con lente es el más largo que hemos visto a una distancia tan grande, dentro de los primeros mil millones de años del universo".

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Una estrella en el arco 

Aunque los astrónomos sabían que el Arco del Sol sería una galaxia interesante de estudiar, no tenían ni idea de lo que encontrarían exactamente. A Welch, estudiante de doctorado, se le encomendó la tarea de averiguar qué podría esconderse en su interior. Cuando él y sus colegas examinaron las observaciones, se dieron cuenta de que una parte del arco estaba extremadamente ampliada y que tal vez contenía una imagen borrosa de una sola estrella.

Welch y el equipo calcularon que el objeto había sido ampliado por un factor de miles, lo que significa que era mucho más pequeño que los cúmulos estelares más pequeños conocidos. Aun así, los cálculos adicionales revelaron que el objeto (Earendel) tenía al menos 50 veces la masa del Sol, por lo que, en lo que respecta a las estrellas, era bastante grande.

"Es entre un millón y 10 millones de veces más brillante que el Sol, así que tiene que ser un monstruo, pero ¿cómo de grande?" dice Rigby. "No sabemos qué tipo de estrella es".

Earendel vivía en un universo muy diferente al actual, un cosmos que aún estaba recuperándose de la agitación de su radiante nacimiento. En su infancia, el universo era mayoritariamente oscuro. No había estrellas ni galaxias, sólo un mar en expansión de gas de hidrógeno que se enfriaba lentamente. Al cabo de unos 500 millones de años, las luces se encendieron. Las primeras estrellas surgieron de ese gas y se agruparon para formar galaxias, mientras que los agujeros negros se formaron en medio de la actividad. La época de oscuridad cósmica había terminado.

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Pero la luz de las estrellas no podía atravesar fácilmente el mar de niebla neutra al principio y, en su lugar, rebotaba y se dispersaba. Con el tiempo, ese velo se levantó (un período conocido como la época de reionización) y la radiación ultravioleta procedente de estrellas de corta vida que morían violentamente eliminó la niebla oscura, dice Rigby, permitiendo que la luz de las estrellas viajara libremente por el cosmos.

Los científicos sospechan que una generación anterior de estrellas masivas (tal vez similares a Earendel) fue la responsable de esa transformación.

Las observaciones de seguimiento con el nuevo observatorio espacial de la NASA, el telescopio espacial James Webb, ayudarán al equipo a medir mejor la temperatura y el brillo de Earendel. Los astrónomos también podrán hacer un censo de los elementos químicos presentes en la estrella y en la galaxia. Si Earendel es algo más que una estrella (tal vez un pequeño agujero negro rodeado por un disco arremolinado de gas y polvo brillantes), el JWST debería ayudar a resolverlo.

Pero Welch y sus colegas tienen la esperanza de que su conclusión inicial se mantenga. Según Rigby, el gigante magnificado en el Arco del Sol representa la mejor oportunidad lograda hasta ahora de estudiar una estrella de una época tan temprana de la historia cósmica.

"No fuimos a buscar la estrella más lejana, fue algo con lo que tropezamos", dice Welch. "Sólo unas pocas generaciones de estrellas podrían haber existido antes de [Earendel]", añade. "Podría tener un aspecto muy diferente al de las estrellas que vemos en el universo local, por lo que la oportunidad de estudiar realmente una en detalle es muy, muy emocionante".