Astrofísicos descubren una sorprendente presencia de metales en el universo temprano

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Astrofísicos descubren una sorprendente presencia de metales en el universo temprano

Representación del Universo temprano. / Robotitus

Un equipo de astrofísicos que trabajaba con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) identificó una cantidad significativa de elementos metálicos en una galaxia poco después del Big Bang. Este hallazgo, documentado en Arxiv, nos brinda nuevas perspectivas sobre la evolución del Universo y la formación de sus primeros elementos pesados.

 

Metales 

En sus inicios, el Universo consistía principalmente en hidrógeno, con trazas de helio, litio y posiblemente berilio. En términos astronómicos, todos los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio se clasifican como metales, los cuales son fundamentales para la formación de planetas rocosos y el surgimiento de la vida.

Estos elementos metálicos, se producen exclusivamente en el interior de las estrellas, con una mínima parte generada en el propio Big Bang. Seguir la evolución de estos metales desde el universo temprano hasta el presente es un objetivo crucial en la astrofísica.

El Estudio Extragaláctico Profundo Avanzado (JADES) del JWST ha desempeñado un papel fundamental en la exploración de galaxias antiguas, proporcionando información relevante sobre la metalicidad en este periodo. Un reciente estudio liderado por Francesco D’Eugenio, astrofísico del Instituto Kavli de Cosmología de Cambridge, ha realizado una contribución significativa a este campo.

El equipo examinó una galaxia de apenas 350 millones de años después del Big Bang y encontró elementos inesperados como carbono, oxígeno y neón, todos considerados metales en el ámbito de la astronomía.

 

Las observaciones 

Las estrellas más antiguas del Universo son conocidas como estrellas de Población III. Eran estrellas masivas, luminosas y calientes, casi desprovistas de elementos metálicos, obteniendo cualquier traza de metales de las primeras supernovas.

Gran parte de nuestro conocimiento sobre estas estrellas es teórico, ya que observarlas es un gran desafío. Sin embargo, el instrumento NIRSpec de JWST tiene la capacidad de detectar diferentes elementos en las galaxias a través de sus firmas luminosas únicas.

Esta investigación, centrada en una galaxia en z=12,5 cerca del Amanecer Cósmico, reveló una inesperada abundancia de carbono, lo que desafía la suposición de que las estrellas de Población III estaban libres de metales y sugiere una complejidad temprana en el Universo más allá de lo previsto.

 

Origen 

La presencia de carbono plantea dudas sobre su origen. ¿Proviene de las estrellas de esta antigua galaxia o existirá otra explicación plausible? Una posibilidad es la influencia de un agujero negro supermasivo en la galaxia, emitiendo una brillante luz como núcleo galáctico activo, lo que el JWST podría estar detectando.

Otra fuente viable de carbono son las estrellas de rama gigante asintótica (AGB), que generan metales de manera más suave en comparación con las supernovas. No obstante, considerando la edad del Universo en ese período, es poco probable que alguna estrella haya evolucionado hasta convertirse en AGB, descartándolas como fuente de enriquecimiento de carbono.

Los investigadores reconocen las limitaciones a la hora de identificar la fuente exacta del carbono. Podría tratarse de un remanente de la primera generación de supernovas de los progenitores de la Población III. El JWST tuvo que operar al límite durante 65 horas para recopilar datos sobre esta débil galaxia.

Futuros estudios en áreas extensas y con lentes gravitacionales facilitarán la identificación de más galaxias con un alto corrimiento al rojo, ampliando el tamaño de la muestra y proporcionando una explicación más detallada sobre la metalicidad en los inicios del Universo.

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