Astrónomos encuentran la primera evidencia directa de "Estrellas Monstruosas" en el amanecer cósmico
Por: Universidad de Portsmouth.
09 de diciembre de 2025
Imagen que muestra el desarrollo de las estrellas supermasivas. Crédito de la imagen: Devesh Nandal, Center for Asteophysics Institute for Theory and Computing.
Utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST), un equipo de investigadores internacionales ha descubierto huellas químicas de gigantescas estrellas primordiales que pesaban entre 1000 y 10000 veces la masa de nuestro Sol y que estuvieron entre las primeras en formarse después del Big Bang. Durante dos décadas, los astrónomos se han preguntado cómo los agujeros negros supermasivos pudieron existir menos de mil millones de años después del Big Bang. Las estrellas normales simplemente no pudieron crear agujeros negros tan masivos con la suficiente rapidez, por tanto esta evidencia de estrellas supermasivas representa un nuevo avance en la descripción del Universo primitivo.
El avance se produjo al examinar las firmas químicas en una galaxia llamada GS 3073, detectando un desequilibrio extremo entre nitrógeno y oxígeno que no puede explicarse por ningún tipo de estrella conocido. La clave del descubrimiento fue medir la relación entre nitrógeno y oxígeno en GS 3073. La galaxia contiene una relación entre nitrógeno y oxígeno de 0,46, mucho más alta de lo que puede explicarse por cualquier tipo conocido de estrella o explosión estelar.
Devesh Nandal, del Instituto de Teoría y Computación del CfA, explicó: “Las abundancias químicas actúan como una huella cósmica, y el patrón en GS3073 es diferente a todo lo que las estrellas comunes pueden producir. Su nitrógeno extremo solo coincide con un tipo de fuente que conocemos: estrellas primordiales miles de veces más masivas que nuestro Sol. Esto nos indica que la primera generación de estrellas incluyó objetos verdaderamente supermasivos que contribuyeron a la formación de las galaxias primigenias y podrían haber dado origen a los agujeros negros supermasivos actuales”.
Los investigadores modelaron cómo evolucionarían las estrellas de entre 1000 y 10 000 masas solares y qué elementos producirían. Descubrieron un mecanismo específico que genera cantidades masivas de nitrógeno:
1 . Estas enormes estrellas queman helio en sus núcleos, produciendo carbono.
2. El carbono se filtra a una capa circundante donde se quema el hidrógeno.
3. El carbono se combina con el hidrógeno para crear nitrógeno a través del ciclo carbono/nitrógeno/oxígeno (CNO).
4 . Las corrientes de convección distribuyen el nitrógeno por toda la estrella.
5. Finalmente, este material rico en nitrógeno se libera en el espacio, enriqueciendo el gas circundante.
El proceso continúa durante millones de años durante la fase de quema de helio de la estrella, creando el exceso de nitrógeno observado en GS 3073. Los modelos, publicados en la prestigiosa revista Astrophysical Journal Letter, también predicen qué sucede cuando estas estrellas gigantescas mueren. No explotan, sino que colapsan directamente en agujeros negros masivos de miles de masas solares.
Curiosamente, GS 3073 contiene un agujero negro en su centro, posiblemente el remanente mismo de una de estas primeras estrellas supermasivas. De confirmarse, esto resolvería dos misterios a la vez: el origen del nitrógeno y cómo se formó el agujero negro. El estudio también descubrió que esta firma de nitrógeno solo aparece en un rango de masas específico. Las estrellas de menos de 1000 masas solares o de más de 10000 masas solares no producen el patrón químico adecuado para la firma, lo que sugiere un punto óptimo para este tipo de enriquecimiento.
Estos hallazgos abren una nueva ventana hacia los primeros cientos de millones de años del Universo, un período que los astrónomos llaman la “Edad Oscura cósmica”, cuando las primeras estrellas se encendieron y comenzaron a transformar la química simple del universo primitivo en la rica variedad de elementos que vemos hoy. Los investigadores predicen que el JWST encontrará más galaxias con excesos de nitrógeno similares a medida que continúa estudiando el universo primitivo. Cada nuevo descubrimiento reforzaría la hipótesis de estas primeras estrellas ultramasivas.
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