¿Finalmente pudo el JWST encontrar las primeras estrellas en el Universo?        

Por Brian Koberlein, Universe Today.

12 de junio de 2023.

Vista artística de varias estrellas de la Población III. Crédito: Equipo científico de la NASA/WMAP.

En astronomía, los elementos distintos del hidrógeno y el helio se denominan metales. Si bien eso puede hacer que su profesor de química de la escuela secundaria se estremezca, tiene sentido para los astrónomos. Los dos elementos más ligeros fueron los primeros en aparecer en el Universo.

Son los restos atómicos del Big Bang y constituyen más del 99% de los átomos del Universo. Todos los demás elementos, desde el carbono hasta el hierro y el oro, se crearon mediante procesos astrofísicos. Cosas como la fusión nuclear en núcleos estelares, explosiones de supernovas y colisiones de enanas blancas y estrellas de neutrones.

Debido a que este tipo de eventos astrofísicos han ocurrido a lo largo de la historia del Universo y continúan ocurriendo, la fracción de metales en el Universo ha aumentado con el tiempo. Debido a esto, una de las formas en que categorizamos las estrellas es por la cantidad de metales que vemos en sus espectros. Se conoce como la metalicidad de una estrella. Con la metalicidad, los astrónomos clasifican las estrellas en tres amplias poblaciones.

Las estrellas de población I, como nuestro Sol, tienen la mayor cantidad de metales. Por lo general, son las estrellas más jóvenes y las que tienen más probabilidades de tener sistemas planetarios. Las estrellas de población II tienen menos metales. Son una población más antigua, por lo que la mayoría de ellos son estrellas enanas rojas. Hubo muchas estrellas grandes de Población II en el pasado, pero hace mucho tiempo que murieron, dejando enanas blancas y estrellas de neutrones. Las nubes remanentes de estas estrellas muertas proporcionaron la materia prima a partir de la cual se formaron las estrellas de Población I.

Ambos tipos de estrellas se han observado en la Vía Láctea y otras galaxias. Pero hay una tercera población que nunca hemos visto. Las estrellas de la población III serían verdaderamente antiguas. Habrían sido las primeras estrellas en aparecer en el Universo, casi sin metales en ellas. Sin elementos más pesados ​​para aumentar su densidad, las estrellas de Población III deben haber sido monstruos.

Brillantes estrellas azules de hidrógeno-helio cientos de veces más masivas que nuestro Sol. Habrían tenido vidas muy brillantes pero muy cortas. Las estrellas bisabuelas que arrojaron los primeros metales al espacio con su muerte violenta y explosiva. Todos desaparecieron mucho antes de que se formara nuestro Sol.

Pero gracias a la velocidad finita de la luz, cuanto más profundo miramos en el cosmos, más en el pasado podemos ver. Así que los astrónomos han estudiado algunas de las galaxias más distantes en busca de evidencia de estas primeras estrellas. Ahora que el Telescopio Espacial James Webb (JWST) está en línea, obtienen una vista increíble de galaxias increíblemente distantes. Y según un estudio reciente, un equipo pudo haber encontrado el primer atisbo de estrellas de la Población III.

El equipo observó las líneas espectrales de una región cercana a una galaxia conocida como GN-z11. Es una de las galaxias más distantes jamás observadas, con un desplazamiento hacia el rojo de aproximadamente z = 10,6, lo que significa que la vemos en un momento en que el Universo tenía solo 400 millones de años. Eso es aún después de que probablemente se formaron las primeras estrellas, por lo que gran parte de la galaxia probablemente esté compuesta por estrellas de la Población II. Pero las estrellas de Población III todavía podrían haberse estado formando en el halo de gas que rodea la galaxia.

Las líneas espectrales de esta región del halo muestran una fuerte línea HeIIλ1640, que es el tipo de línea emitida por el helio cuando hace mucho calor. Normalmente, un gas interestelar tan caliente tendrá líneas brillantes de elementos "metálicos", pero esta región no tiene eso. Así que la región HeII parece ser una mezcla de gas hidrógeno y helio que ha sido fuertemente ionizado por... algo.

Una posibilidad es que la región del halo pueda ser calentada por un núcleo galáctico activo (AGN) en el centro de GN-z11, pero la temperatura estimada del gas del halo y su distancia de la galaxia realmente no se ajusta al modelo AGN. La otra alternativa es que la región fuera ionizada por estrellas masivas de Población III. Según el nivel de ionización, estas estrellas habrían sido unas 500 veces más masivas que el Sol, que se encuentra en el rango de masa hipotético de las estrellas PopIII.

Este estudio no es suficiente para probar la presencia de estrellas de Población III, pero es un argumento convincente. Necesitamos más observaciones de estas galaxias distantes. Y gracias al JWST, estamos empezando a recibirlos.

Fuente:

https://phys.org/news/2023-06-jwst-stars-univese.html