Estos son los restos de las primeras estrellas del Universo

“Por primera vez – explica Andrea Saccardi, líder del estudio en un comunicado –, pudimos identificar las huellas químicas de las explosiones de las primeras estrellas en nubes de gas muy distantes”. El hallazgo nos acercan un paso más a la comprensión de la naturaleza de las primeras estrellas que se formaron después del Big Bang

Gracias al uso del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en inglés), el equipo de Saccardi ha encontrado por primera vez las huellas dactilares dejadas por la explosión de las primeras estrellas del Universo. Específicamente detectaron tres nubes de gas distantes cuya composición química coincide con lo que esperamos de las primeras explosiones estelares.

Los autores del estudio, publicado en Astrophysical Journal, señalan que las primeras estrellas que se formaron en el Universo eran muy diferentes a las que vemos hoy. Cuando aparecieron hace 13.500 millones de años, solo contenían hidrógeno y helio, los elementos químicos más simples de la naturaleza. Estas estrellas, que se cree que eran decenas o cientos de veces más masivas que nuestro Sol, murieron rápidamente en poderosas explosiones conocidas como supernovas. La explosión fue lo que creó los elementos más pesados que el hidrógeno o el helio (carbono, oxígeno y magnesio entre otros), posibilitando la vida. Las generaciones posteriores de estrellas nacieron de ese gas enriquecido y, a su vez, expulsaron elementos más pesados cuando también murieron.

Pero si aquellas primeras estrellas desaparecieron hace mucho tiempo, ¿cómo es posible que sepamos algo sobre ellas? “Las estrellas primordiales – añade Stefania Salvadori, coautora del estudio – pueden estudiarse indirectamente al detectar los elementos químicos que dispersaron en su entorno después de su muerte”. Usando datos del Very Large Telescope (VLT) del ESO en Chile, el equipo de Saccardi encontró tres nubes de gas muy distantes, vistas cuando el Universo tenía solo un 10-15% de su edad actual, y con una huella química que coincide con lo que esperamos de las explosiones de las primeras estrellas. Dependiendo de la masa de estas primeras estrellas y de la energía de sus explosiones, estas primeras supernovas liberaron diferentes elementos químicos que están presentes en las capas exteriores de las estrellas. Pero algunas de estas explosiones no fueron lo suficientemente energéticas como para expulsar elementos más pesados como el hierro, que se encuentra solo en el núcleo de las estrellas.

Para buscar el signo revelador de estas primeras estrellas que explotaron como supernovas de baja energía, el equipo buscó nubes de gas distantes pobres en hierro pero ricas en otros elementos. Y encontraron exactamente eso: tres nubes lejanas en el Universo primitivo con muy poco hierro pero mucho carbono y otros elementos: la huella digital de las explosiones de las primeras estrellas.

Para detectar y estudiar estas nubes de gas, los autores utilizaron “balizas de luz” o cuásares, fuentes muy brillantes alimentadas por agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias lejanas. A medida que la luz de un cuásar viaja a través del Universo, atraviesa nubes de gas donde diferentes elementos químicos dejan una huella en la luz. Para encontrar estas huellas químicas, el equipo analizó datos de varios cuásares observados con el X-shooter en el VLT. Este instrumento divide la luz en una gama extremadamente amplia de longitudes de onda o colores, lo que lo convierte en un instrumento único para identificar muchos elementos químicos diferentes en estas nubes distantes.

La peculiar composición química se ha observado también en muchas estrellas antiguas de nuestra propia galaxia, que los investigadores consideran estrellas de segunda generación que se formaron directamente a partir de las "cenizas" de las primeras. Este nuevo estudio ha encontrado tales cenizas en el Universo primitivo, agregando así una pieza faltante a este rompecabezas. “Nuestro descubrimiento abre nuevas vías para estudiar indirectamente la naturaleza de las primeras estrellas, complementando completamente los estudios de estrellas en nuestra galaxia”, concluye Salvadori.