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Debe su nombre al poema escrito por Tolkien
en 1914, El viaje de Eärendel, inspirado en la mitología anglosajona.
Pero ¿qué puede enseñarnos una estrella que ya ni siquiera
existe sobre la vida y muerte de sus congéneres? ¿Y sobre
el Big Bang? Según los cálculos de los autores de este importante
descubrimiento, publicado en la revista Nature, Eärendel tendría
50 veces la masa del Sol y se habría formado 900 millones
de años después del Big Bang.
En realidad, supone un tiempo pequeño en comparación
con la edad del universo, de unos 13.800 millones de años.
Esto implicaría que la luz emitida por esta
estrella tan antigua, recogida por el telescopio espacial
Hubble), habría viajado durante unos 12.800 millones de años.
En ese tiempo Eärendel ha dejado de existir: explotó en algún
momento del pasado, cuando agotó su combustible estelar. Antes
de adentrarnos en las posibles consecuencias de este descubrimiento
vamos a revisar algunos aspectos básicos sobre la vida y evolución
de una estrella.
Eärendel se habría formado 900 millones de años
después del Big Bang.
Podemos imaginar la vida de una estrella como
la de un ser vivo: a medida que envejecen, sufren cambios
en su estructura y composición. Una estrella se origina cuando
las nubes moleculares (que son regiones galácticas abundantes
en hidrógeno a muy baja temperatura) colapsan debido a su
propia atracción gravitatoria, fragmentándose en trozos de
menor tamaño. Cuando la densidad y la temperatura de estos
fragmentos es suficientemente alta, se desencadena una reacción
de fusión nuclear.
Esto libera una cantidad ingente de radiación,
además de transformar el hidrógeno en helio. Mientras la estrella
posea suficiente cantidad de hidrógeno para poder quemar,
la presión de la radiación emitida podrá compensar la gravedad
de la propia estrella, que tiende a contraerla.
Nos encontramos entonces en la etapa más larga
de la vida de una estrella, la denominada secuencia principal.
Esta supone el 90%de toda su existencia. A medida que la estrella
va agotando su reserva de hidrógeno, esta genera nuevos elementos
químicos en su interior (carbono, neón y oxígeno, entre otros).
La estrella envejece y presenta cambios en su composición
y tamaño. Así llega a transformarse en estrella enana, gigante
o supergigante. Su desenlace final es también diferente, dependiendo
de la masa: las estrellas más masivas explotarán en forma
de supernovas (dejando tras de si una estrella de neutrones
o un agujero negro) mientras que las de menor masa se convertirán
en enanas blancas.
El descubrimiento fue hecho por el telescopio
espacial Hubble.
Eärendel completó su evolución estelar y, por
lo tanto, no existe en la actualidad. Pero ¿cómo ha podido
detectarse una estrella individual tan lejana de nosotros
y tan cercana a los primeros instantes del universo? Hasta
la fecha, las observaciones astronómicas de objetos tan lejanos
correspondían a agrupaciones de estrellas (cúmulos estelares)
incrustados en las galaxias más primitivas. Es decir, no se
podía distinguir estrellas individuales a tan enormes distancias.
Sin embargo, existe la posibilidad, como ha sido el caso con
Eärendel, de que la luz emitida por esta estrella tan lejana
se encuentre en su camino hacia la Tierra con objetos muy
masivos (como, por ejemplo, cúmulos de galaxias).
Como consecuencia, la luz procedente de Eärendel
ha sido amplificada y distorsionada por estos objetos hasta
ser finalmente detectada por el telescopio espacial Hubble.
Este fenómeno recibe el nombre de lente gravitacional y es
un efecto derivado de la teoría general de la relatividad
de Einstein. El proceso equivalente en óptica consistiría
en la deformación de la imagen de un objeto cuando miramos
a través de una lente. Eärendel se ha podido observar gracias
al efecto de lente gravitacional generado por el cúmulo de
galaxias denominado WHL0137-08, situado a 5.500 años luz de
nosotros, además de a una adecuada y afortunada alineación
con la Tierra.
El hecho de haber detectado la luz de una estrella
tan antigua nos remonta inequívocamente a los primeros momentos
del Universo, cuando las estrellas primordiales estaban formadas
por los elementos químicos más sencillos como el hidrógeno,
el helio y el litio. Se trata de poblaciones estelares de
tipo III (estrellas muy calientes y prácticamente sin metales)
o tipo II (con muy baja concentración de elementos más pesados
que el helio).
Se cree que Eärendel puede ser una estrella
de Población II. Cabe recordar que este descubrimiento ha
sido realizado por el antiguo telescopio espacial Hubble.
Hasta la fecha, tales estrellas tempranas habían sido invisibles
de forma individualizada. Será su sucesor, el telescopio espacial
James Webb, el que permita mirar aún más lejos y más temprano
en el universo.
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WHL0137-LS, también conocida como Earendel (en
antiguo anglosajón 'Estrella de la mañana'), es una estrella
supergigante azul observada a través de una lente gravitacional.
Es la estrella individual más distante detectada, a 12.900
millones de años luz de la Tierra, a partir de marzo de 2022.
Earendel, aunque tiene una muy pequeña probabilidad de ser
una estrella de población III, es una estrella muy antigua
lo que significa que pudiera contar mayormente con elementos
primordiales hidrógeno o helio y una casi nula metalicidad.
La luz de la estrella se emitió 900 millones de años después
del Big Bang.
A través del telescopio Hubble se ve solo como
un puntito de tres píxeles, pero es, en realidad, la estrella
más lejana y antigua nunca observada. La estrella toma su
nombre del poema El viaje de Earendel, la estrella vespertina,
escrito en 1914 por J.R.R. Tolkien, autor de El señor de los
anillos, y se encuentra en una galaxia que han llamado Sunrise
Arc.
Los astrónomos del telescopio espacial Hubble
encontraron la estrella en 2022, describiéndola como un astro
50 veces más grande que el Sol, a 12.900 millones de años
luz del planeta Tierra y con una temperatura cercana a los
20 mil grados centígrados, aunque ya está muerta. Su luz,
tal como ha sido observada por el telescopio, fue emitida
900 millones de años después del nacimiento del universo con
el Big Bang. Las observaciones fueron posibles gracias a un
"raro alineamiento cósmico", lo que significa que Earendel
puede que sea la única estrella de su época que podremos ver.
El autor de la publicación Brian Welch comentó que estudiar
esta estrella "será una ventana dentro de una era del universo
con la que no estamos familiarizados, pero que derivó en todo
lo que conocemos".
Esta luminosa estrella azul hace tiempo que
desapareció, es tan masiva que es casi seguro que explotó
en pedazos apenas unos millones de años después de su aparición.
Su rápida desaparición hace aún más increíble el hecho de
que un equipo internacional la haya descubierto gracias a
las observaciones del telescopio espacial Hubble. La luz emitida
por las estrellas lejanas tarda eones en llegar a nosotros.
Hablamos del cosmos en >> Orión H2-34fr.
Earendel desbanca a Ícaro, de hace 9.400 millones
de años. La anterior poseedora del récord, Ícaro, también
una estrella supergigante azul observada por el Hubble, se
formó hace 9.400 millones de años. Es decir, más de 4.000
millones de años después del Big Bang. En ambos casos, los
astrónomos utilizaron una técnica conocida como lente gravitacional
para ampliar la minúscula luz de la estrella. La gravedad
de los cúmulos de galaxias más cercanos a nosotros –en primer
plano– sirve de lente para magnificar los objetos más pequeños
del fondo. Si no fuera por eso, Ícaro y Earendel no habrían
sido discernibles dadas sus enormes distancias. Aunque el
Hubble ha detectado galaxias a una distancia de entre 300
y 400 millones de años del Big Bang que formó el universo,
sus estrellas individuales son imposibles de distinguir. "En
esos casos, estamos viendo la luz de millones de estrellas
mezcladas", dijo Welch. "En ésta, está ampliada de modo que
podemos ver sólo esta estrella".
Earendel podría haber sido la estrella más destacada
de un sistema de dos estrellas, o binario, o incluso de un
sistema de tres o cuatro estrellas, dijo Welch. Hay una ligera
posibilidad de que sea un agujero negro, aunque las observaciones
recogidas en 2016 y 2019 sugieren lo contrario, señaló. Independientemente
de su compañía, Earendel duró apenas unos pocos millones de
años antes de explotar como una supernova que pasó desapercibida
como la mayoría, dijo Welch. La supernova más lejana observada
por los astrónomos hasta la fecha se remonta a 12.000 millones
de años.
En el hallazgo participa desde Granada el Instituto
de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
"Casi no lo creímos al principio –señala Brian
Welch, investigador de la Universidad Johns Hopkins y autor
principal del trabajo–. Normalmente, a estas distancias las
galaxias enteras parecen pequeñas manchas, pero esta galaxia
ha sido ampliada y distorsionada por una lente gravitatoria
hasta formar una media luna que hemos denominado arco del
amanecer”. Al estudiar esta galaxia en detalle, el equipo
científico observó una estrella extremadamente magnificada
a la que llamó Earendel, que significa "estrella de la mañana"
en inglés antiguo. Las lentes gravitatorias son efectos comunes
en el universo que se producen cuando la materia de un cúmulo
de galaxias, en su mayor parte materia oscura, desvía los
rayos de luz de las galaxias de fondo y actúa como una lente
magnificadora o una lupa. En este caso, es el cúmulo de galaxias
WHL0137-08, situado entre nosotros y Earendel, lo que distorsiona
y amplifica enormemente su luz.
Si Earendel es una sola estrella y no un sistema
doble, el equipo estima que tendría al menos cincuenta veces
la masa de nuestro Sol y millones de veces su brillo, lo que
la sitúa entre las estrellas más masivas conocidas. El descubrimiento,
posible gracias a los datos del programa RELICS (Reionization
Lensing Cluster Survey) del telescopio espacial Hubble, promete
abrir una era inexplorada de formación estelar muy temprana.
Gracias a la rara alineación con el cúmulo de
galaxias que actúa como lente, la estrella Earendel aparece
extremadamente cerca de una ondulación en el tejido del espacio.
Esta ondulación, que en óptica se conoce como cáustica, proporciona
una magnificación máxima. El efecto es análogo al de la superficie
ondulada de una piscina, que crea patrones de luz brillante
en el fondo de la piscina en un día soleado. Las ondulaciones
de la superficie actúan como lentes y enfocan la luz del sol
para obtener el máximo brillo en el fondo de la piscina. En
el caso de Earendel, la cáustica hace que la estrella destaque
sobre el resplandor general de su galaxia anfitriona y su
brillo se magnifique en un factor de miles.
"Para predecir si la magnificación y brillo
de Earendel se mantendrán estables en los próximos años o
si es un fenómeno temporal, necesitábamos estimar la masa
de todas las estrellas que se encuentran en la línea de visión
entre nosotros y Earendel. Estas estrellas son las que se
encuentran en las alas de las galaxias próximas a Earendel,
más aquellas que no pertenecen a ninguna galaxia y que componen
lo que se conoce como luz intracumular. Esta ha sido específicamente
la aportación que hemos realizado desde el IAA a este descubrimiento”,
apunta Yolanda Jiménez Teja, investigadora del IAA-CSIC que
participa en el trabajo. Dado que los datos apuntan a que
Earendel seguirá estando magnificada durante años, el equipo
planea estudiar esta estrella con el telescopio espacial James
Webb (NASA), que estará operativo en los próximos meses. "Con
Webb esperamos confirmar que Earendel es realmente una estrella
y medir su brillo y temperatura, lo que nos indicará su tipo
y la etapa del ciclo de vida estelar en la que se halla –señala
Dan Coe, investigador del Space Telescope Science Institute
(STScI) y coordinaror programa RELICS que participa en el
trabajo–. También esperamos descubrir que la región carece
de los elementos pesados que se formaron en las siguientes
generaciones de estrellas, lo que sugeriría que Earendel es
una rara estrella masiva pobre en metales".
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