Las primeras estrellas del universo eran inmensas bolas de fuego de hidrógeno y helio de muy corta duración, que se formaron unos cientos de millones de años después del Big Bang. Los científicos han pensado durante mucho tiempo que sus vidas terminaron rápidamente en explosiones cataclísmicas conocidas como supernovas que tenían forma esférica.
Pero según un estudio publicado en el Astrophysical JournalEstas primeras estrellas pueden haber estallado de forma más violenta y asimétrica, lanzando enormes chorros que transportaron los primeros elementos pesados -como el carbono, el hierro y el zinc- a las galaxias vecinas.
Los investigadores del MIT afirman que estos elementos proporcionaron la materia prima para la formación de una segunda generación de estrellas, algunas de las cuales sobreviven hasta nuestros días.
El equipo llegó a sus conclusiones tras observar una de estas antiguas estrellas supervivientes -conocida como HE 1327-2326- con el telescopio espacial Hubble de la NASA durante dos semanas en 2016. Con la ayuda de un instrumento que puede medir la abundancia de varios elementos dentro de una estrella, se dieron cuenta de que HE 1327-2326 contenía altas cantidades de zinc, que podría haberse originado en una explosión asimétrica de una de las primeras estrellas.
«Cuando una estrella explota, una cierta proporción de esa estrella es absorbida por un agujero negro como si fuera una aspiradora», dijo en un comunicado Anna Frebel, autora del estudio del MIT. «Sólo cuando se dispone de algún tipo de mecanismo, como un chorro que puede arrancar material, se puede observar ese material más tarde en una estrella de nueva generación. Y creemos que eso es exactamente lo que podría haber ocurrido aquí».
Según el equipo, ésta es la primera evidencia observacional de que tal supernova asimétrica ocurrió en el universo temprano.
«Esto cambia nuestra comprensión de cómo explotaron las primeras estrellas», dijo Rana Ezzeddine, autora principal del estudio, en el comunicado.
Cuando se descubrió HE 1327-2326 por primera vez en 2005, los científicos observaron algo intrigante: La estrella tenía concentraciones extremadamente bajas de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Esto sugería que formaba parte de la segunda generación de estrellas, dado que cuando se formó, la mayoría de los elementos pesados aún no se habían creado.
«Las primeras estrellas eran tan masivas que tuvieron que explotar casi inmediatamente», dijo Frebel. «Las estrellas más pequeñas que se formaron como segunda generación todavía están disponibles hoy en día, y conservan el material primitivo que dejaron estas primeras estrellas. Nuestra estrella sólo tiene una pizca de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, por lo que sabemos que debe haberse formado como parte de la segunda generación de estrellas.»
En un intento de explicar la inusual composición de HE 1327-2326, el equipo realizó miles de simulaciones por ordenador de explosiones de supernovas. Estas pruebas revelaron que el único escenario que podía explicar su composición era una supernova asimétrica de una estrella primitiva que disparaba chorros de material.
Una supernova de este tipo habría sido inimaginablemente explosiva, explotando con un nonillón de veces más potencia que una bomba de hidrógeno, dicen los investigadores. (Un nonillón es 1 con 30 ceros a continuación).
«Descubrimos que esta primera supernova era mucho más energética de lo que la gente pensaba antes, entre cinco y diez veces más», dijo Ezzeddine. «De hecho, la idea anterior de la existencia de una supernova más tenue para explicar las estrellas de segunda generación podría tener que retirarse pronto».
De hecho, el equipo cree que estas supernovas fueron tan potentes que dispararon elementos pesados a galaxias vecinas «vírgenes»» que no contenían estrellas completamente formadas.
«Una vez que se tienen algunos elementos pesados en un gas de hidrógeno y helio, es mucho más fácil formar estrellas, especialmente las pequeñas», dijo Frebel. «La hipótesis de trabajo es que tal vez las estrellas de segunda generación de este tipo se formaron en estos sistemas vírgenes contaminados, y no en el mismo sistema de la explosión de la supernova en sí, que es lo que siempre habíamos supuesto, sin pensar en otra cosa. Así que esto está abriendo un nuevo canal para la formación de estrellas tempranas».
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