El telescopi Hubble detecta Earendel, l’estrella més llunyana mai observada

El descobriment obre una era inexplorada de l’estudi d’una formació estel·lar molt primerenca.  La NASA ha detectat, amb el telescopi espacial Hubble, la llum d’una estrella que va existir els primers mil milions d’anys després del naixement de l’univers amb el Big Bang. És l’estrella més llunyana mai vista.

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L’estrella Earendel és tan lluny que la seva llum ha trigat 12.900 milions d’anys a arribar a la Terra, i és de quan l’univers només tenia el 7% de l’edat actual. En comparació, l’anterior rècord havia tardat 9.000 milions d’anys a arribar a la Terra. “Al principi gairebé no ens ho crèiem”, diu l’astrònom Brian Welch, de la Universitat Johns Hopkins i autor principal de l’article que descriu el descobriment, publicat avui a la revista Nature. El descobriment es va fer a partir de les dades recopilades durant el programa “Estudi de la reionització amb lents gravitacionals en cúmuls” (RELICS, per les sigles en anglès) del Hubble, dirigit pel coautor Dan Coe a l’Institut de Ciència del Telescopi Espacial, també a Baltimore. “Normalment, a aquestes distàncies, les galàxies senceres es veuen com si fossin taques petites, on es barreja la llum de milions d’estrelles”, explica Welch. “La galàxia que acull aquesta estrella ha estat ampliada i distorsionada per lents gravitacionals en una mitja lluna llarga que anomenem l’Arc de l’Albada”.

El descobriment promet d’obrir una era inexplorada d’estudi d’una formació estel·lar molt primerenca. “Earendel va existir fa tant de temps que és possible que no hagi tingut les mateixes matèries primeres que les estrelles que ens envolten avui”, diu Welch. “Estudiar Earendel serà una finestra a una era de l’univers amb què no estem familiaritzats, però que va conduir a tot el que coneixem. És com si haguéssim estat llegint un llibre molt interessant, però havent començat amb el segon capítol i ara tindrem l’oportunitat de veure com va començar tot”, va dir Welch.

Quan les estrelles s’alineen

L’equip de recerca estima que Earendel té, com a mínim, cinquanta vegades la massa del nostre Sol i és milions de vegades més brillant, rivalitzant amb les estrelles més massives que es coneixen.

La composició d’Earendel serà de gran interès per als astrònoms, perquè es va formar abans que l’univers s’omplís amb els elements pesants produïts per les generacions successives d’estrelles massives. Si els estudis de seguiment troben que Earendel està composta només d’hidrogen i heli primordials, seria la primera prova de les llegendàries estrelles de Població III, que se suposa que són les primeres estrelles nascudes després del Big Bang. Si bé la probabilitat és petita, Welch admet que és temptadora de totes maneres. “Amb Webb, podem veure estrelles fins i tot més llunyanes que Earendel, cosa que seria increïblement emocionant”, va dir Welch. “Anirem tan enrere com puguem. M’encantaria veure Webb trencar el rècord de distància d’Earendel”.

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Las imágenes obtenidas mediante las imágenes del telescopio Hubble han permitido a un equipo internacional de astrónomos descubrir la estrella más lejana jamás observada, situada a 12.900 millones de años luz de la Tierra. La estrella – a la que han bautizado como Eärendel – ya no existe, explotó hace millones de años, pero su luz fue tan potente que aún es visible.

El astro existió cuando el universo era joven, tan solo mil millones de años tras el big bang (que ocurrió hace 13.800 millones de años), y fue mucho más masiva y brillante que el Sol. Su descubrimiento abre una ventana a conocer cómo fueron los primeros tiempos del Universo y el origen de las primeras formaciones estelares. Los resultados, con participación de investigadores del CSIC, se publican este miércoles en la revista Nature.

El descubrimiento de Eärendel supera por mucho el hallazgo de la estrella más lejana observada hasta la fecha: Ícaro, detectada en 2018 por el telescopio espacial Hubble a 9.000 millones de años luz.

La estrella más lejana

“La estrella Eärendel existió en los primeros mil millones de años del Universo, durante el big bang, y su luz ha viajado 12.900 millones de años hasta llegar a la Tierra”, explica el investigador José María Diego, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC), que ha participado en el estudio, liderado por Brian Welch, de la Johns Hopkins University (EEUU), y el equipo Space Telescope Science Institute (STScI)

El nombre de la estrella se debe un poema de J. R. R. Tolkien, autor de El señor de los anillos

La estrella recibe su nombre del poema El viaje de Eärendel, la estrella vespertina, escrito en 1914 por J. R. R. Tolkien, autor de El señor de los anillos, que se inspiró en la mitología anglosajona. “Este hallazgo supone un gran salto atrás en el tiempo si se compara con el anterior récord de Ícaro; permite remontarse mucho más atrás en el origen del Universo”, añade.

“Eärendel es la estrella más lejana que conocemos, aunque ya no existe. Es muy brillante, pero explotó hace tiempo. No obstante, aún vemos la luz que nos llega de ella. La hemos podido detectar gracias a que está magnificada por un cúmulo de galaxias; si no, sería imposible verla”, explica Diego.

Más allá del Hubble

A medida que el Universo se expande, la luz de los objetos lejanos se estira o desplaza a longitudes de onda más largas mientras se acercan a la Tierra. Hasta ahora, los objetos observados a una distancia tan grande responden a cúmulos de estrellas incrustados dentro de las primeras galaxias.

“Normalmente, a estas distancias, las galaxias se ven como pequeñas manchas, porque la luz de millones de estrellas se mezcla”, indica Diego. “La galaxia que alberga a Eärendel ha sido magnificada y distorsionada por lentes gravitacionales”, detalla. “Igual que un vidrio curvado deforma la imagen cuando miramos a través suyo, una lente gravitacional amplifica la luz de objetos muy lejanos y alineados detrás de un cúmulo de galaxias. Estas galaxias son las que desvían la luz de astros lejanos debido a que su enorme masa deforma el espacio-tiempo a su alrededor”, explica el investigador.

Eärendel tendría, al menos, 50 veces la masa del Sol y que sería mucho más brillante que este

El equipo estima que Eärendel tendría, al menos, 50 veces la masa del Sol y que sería mucho más brillante que este, rivalizando así con las estrellas más masivas conocidas. “Estas estrellas primordiales (que se forman a partir de los elementos que se forjaron poco después del big bang: hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio), hasta ahora han eludido a los observadores, pero ahora podrían detectarse si se observan mediante lentes gravitacionales de gran aumento, como en el caso de Eärendel”, comenta Welch.

Imágenes de la estrella en distintos momentos |Nature

Este descubrimiento supone la apertura de una nueva era de formaciones estelares muy tempranas, todavía inexplorada. “Estas estrellas son de primera generación y apenas sabíamos nada de ellas. A partir de ahora, con estrellas como esta, podremos estudiarlas en detalle con telescopios como el James Webb. De hecho, ya existe un programa de observación aprobado por la NASA y en el que participamos”, añade.

“Estudiar a Eärendel será una ventana a una era del Universo con la que no estamos familiarizados”

“Estudiar a Eärendel será una ventana a una era del Universo con la que no estamos familiarizados, pero que condujo a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro interesante, pero comenzamos en el segundo capítulo y ahora tenemos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”, completa Brian Welch.

La investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) Yolanda Jiménez Teja, que ha participado en el proyecto, explica que “para predecir si el brillo de Eärendel se mantendrá en los próximos años o si es temporal, se necesita estimar la masa de todas las estrellas que se encuentran en la línea de visión entre nosotros y Eärendel”. Dado que los datos apuntan a que el brillo de la estrella seguirá durante años, el siguiente paso sería estudiarla con el telescopio espacial James Webb.

La gran aportación del James Webb

Los astrónomos esperan que en 2022 Eärendel pueda verse cada vez más ampliada con el telescopio James Webb, lanzado a finales de 2021 y liderado por las agencias espaciales norteamericana, europea y canadiense (NASA/ESA/CSA). “Las imágenes y los espectros de Webb nos permitirán confirmar que Eärendel es de hecho una estrella y acotar su edad, temperatura, masa y radio”, explica Diego.

La estrella apodada Earendel (indicada aquí con una flecha) |NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI)

Por su parte, el investigador principal Brian Welch afirma que “combinar las observaciones de Hubble Webb permitirá aprender también sobre las microlentes en el cúmulo de galaxias, que podrían incluir objetos exóticos como los agujeros negros primordiales”.

Además, con el telescopio se podrá saber más sobre la composición de esta estrella, un tema de especial interés para los astrónomos porque se formó antes de que el Universo se llenara de elementos pesados, producidos por varias generaciones de estrellas masivas. “Vamos a aprender muchas cosas: obtendremos el espectro, es decir, la huella digital de una estrella, nos dirá qué edad tiene, hace cuánto que nació, cuánto tiempo de vida tenía cuando se emitió la luz que vemos ahora, su metalicidad o los elementos que la componen”, apunta Diego.

Referencia: A highly magnified star at redshift 6.2 (Nature) DOI: https://doi.org/s41586-022-04449-y