Científico encuentra una estrella esquiva con orígenes cercanos al Big Bang

La estrella, llamada 2MASS J18082002–5104378 B, es parte de un sistema de dos estrellas que orbita alrededor de un punto común. Crédito: ESO/Beletsky/DSS1 + DSS2 + 2MASS

La composición de la estrella recién descubierta indica que, en un árbol genealógico cósmico, podría ser tan temprana como una generación después del Big Bang. 

Los astrónomos de la Universidad Johns Hopkins han encontrado lo que podría ser una de las estrellas más antiguas del universo, un cuerpo casi enteramente hecho de materiales arrojados desde el Big Bang. 

El descubrimiento de esta pequeña estrella de aproximadamente 13,5 billones de años significa que probablemente haya más estrellas con muy poca masa y muy poco contenido de metales, tal vez incluso algunas de las primeras estrellas del universo. 

La estrella es inusual porque, a diferencia de otras estrellas con un contenido metálico muy bajo, es parte del "disco delgado" de la Vía Láctea, la parte de la galaxia en la que reside nuestro propio sol. 

Y debido a que esta estrella es tan antigua, los investigadores dicen que es posible que nuestro vecindario galáctico sea al menos 3 mil millones de años más viejo de lo que se pensaba. 

"Esta estrella es tal vez una en 10 millones", dijo Kevin Schlaufman , profesor asistente de física y astronomía y autor principal del estudio, que se publica en The Astrophysical Journal . "Nos dice algo muy importante sobre las primeras generaciones de estrellas". 

Las primeras estrellas del universo después del Big Bang habrían consistido enteramente en elementos como el hidrógeno, el helio y pequeñas cantidades de litio. Esas estrellas produjeron elementos más pesados ​​que el helio en sus núcleos y sembraron el universo con ellos cuando explotaron como supernovas. 

La estrella 2MASS J18082002-5104378, puso de relieve en el interior del rectángulo amarillo (Foto: ESO / Beletsky / DSS1 + + DSS2 2MASS)

El sistema estelar recientemente descubierto orbita la galaxia en una órbita circular que, como la órbita del sol, nunca se aleja demasiado del plano de la galaxia. Por otro lado, la mayoría de las estrellas ultra pobres en metal tienen órbitas que las llevan a través de la galaxia y lejos de su plano. 

La próxima generación de estrellas se formó a partir de nubes de material elaborado con esos metales, incorporándolos en su composición. El contenido de metal, o metalicidad, de las estrellas en el universo aumentó a medida que el ciclo de nacimiento y muerte de las estrellas continuó. 

La metalización extremadamente baja de la estrella recién descubierta indica que, en un árbol genealógico cósmico, podría ser tan temprana como una generación despues del Big Bang. De hecho, es el nuevo poseedor de registros para la estrella con el complemento más pequeño de elementos pesados: tiene casi el mismo contenido de elementos pesados ​​que el planeta Mercurio. En contraste, nuestro sol está a miles de generaciones en esa línea y tiene un contenido de elementos pesados ​​igual a 14 Júpiter. 

Los astrónomos han encontrado alrededor de 30 antiguas estrellas "ultra pobres en metales" con la masa aproximada del sol. La estrella que Schlaufman y su equipo encontraron, sin embargo, es solo el 14 por ciento de la masa del sol. 

La estrella es parte de un sistema de dos estrellas que orbita alrededor de un punto común. El equipo encontró la pequeña "secundaria" estrella, tenue y casi invisible, después de que otro grupo de astrónomos descubriera la estrella "primaria" mucho más brillante. Ese equipo midió la composición de la primaria estudiando un espectro óptico de alta resolución de su luz. La presencia o ausencia de líneas oscuras en el espectro de una estrella puede identificar los elementos que contiene, como carbono, oxígeno, hidrógeno, hierro y más. En este caso, la estrella tenía una metalicidad extremadamente baja. Esos astrónomos también identificaron un comportamiento inusual en el sistema estelar que implicaba la presencia de una estrella de neutrones o un agujero negro. Schlaufman y su equipo encontraron que eso era incorrecto, pero al hacerlo, descubrieron al compañero mucho más pequeño de la estrella visible. 

La existencia de la estrella compañera más pequeña resultó ser el gran descubrimiento. El equipo de Schlaufman fue capaz de inferir su masa al estudiar el ligero "bamboleo" de la estrella primaria a medida que la gravedad de la pequeña estrella tiraba de ella. 

En los últimos años de la década de 1990, los investigadores creían que solo las estrellas masivas podrían haberse formado en las primeras etapas del universo, y que nunca podrían observarse porque queman su combustible y mueren tan rápidamente. 

Pero a medida que las simulaciones astronómicas se hacían más sofisticadas, comenzaron a insinuar que, en ciertas situaciones, una estrella de este período con una masa particularmente baja podría existir, incluso más de 13 mil millones de años desde el Big Bang. A diferencia de las estrellas grandes, las de poca masa pueden vivir tiempos extremadamente largos. Las estrellas enanas rojas, por ejemplo, con una fracción de la masa del sol, se cree que viven hasta trillones de años. 

El descubrimiento de esta nueva estrella ultra pobre en metales, llamada 2MASS J18082002–5104378 B, abre la posibilidad de observar estrellas aún más antiguas. 

"Si nuestra conclusión es correcta, entonces pueden existir estrellas de poca masa que tienen una composición exclusivamente del resultado del Big Bang", dijo Schlaufman, quien también está afiliado al Instituto de Ingeniería y Ciencia Intensivos de Datos de la universidad . "Aunque aún no hemos encontrado un objeto como ese en nuestra galaxia, puede existir". 

Fuente: Universidad de Johns Hopkins