Comprender la transición del universo de la oscuridad a la luz, marcada por la formación de las primeras estrellas y galaxias, es fundamental para entender su evolución. Este proceso, denominado Amanecer Cósmico, representa un punto crucial en la historia del cosmos. Sin embargo, observar directamente estas primeras estrellas es un desafío formidable incluso para los telescopios más avanzados, lo que convierte la determinación de sus propiedades en uno de los retos más significativos de la astronomía.
Recientemente, un equipo científico internacional que incluye al Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha hecho un avance importante en este campo. Han demostrado que es posible determinar la masa de estas estrellas primigenias. Giovanni Mirouh, investigador del IAA-CSIC, explica que las primeras estrellas se formaron hace más de 13.000 millones de años y completaron su evolución, haciéndolas invisibles a la observación directa. Por ello, el equipo recurrirá a una señal indirecta: la línea de 21 centímetros.
Esta línea es una señal tenue pero detectable desde la Tierra que contiene información valiosa sobre las condiciones del universo en sus etapas más tempranas. Analizando cómo las antiguas estrellas y sus remanentes afectan a esta señal, los científicos confían en que los radiotelescopios del futuro permitirán una mejor comprensión del universo primitivo, así como de su evolución desde una masa homogénea de hidrógeno hasta la complejidad que conocemos hoy.
Anastasia Fialkov, coautora del estudio e investigadora del Instituto de Astronomía de Cambridge, señala que este es un momento excepcional para desentrañar la historia de la primera luz del universo, iniciando así el estudio sobre cómo un universo frío y oscuro se transformó en uno lleno de estrellas.
El estudio tiene como objetivo reconstruir las características de estas primeras estrellas. A través de simulaciones, se han examinado diversas poblaciones estelares, considerando variables como la masa y la existencia de sistemas binarios. En algunos de estos sistemas, una estrella puede convertirse en un agujero negro o una estrella de neutrones, lo que provoca la emisión de rayos X. Estos, a su vez, pueden ionizar el hidrógeno interestelar, generando la señal de la línea de 21 cm, que se modifica según la radiación recibida.
El IAA-CSIC ha sido clave en este trabajo gracias a las contribuciones de Mirouh, quien ha desarrollado modelos de estrellas sin metales, formadas solo por hidrógeno y helio, utilizados como base para las simulaciones. Además, ha participado en la creación de un código que permitirá una obtención más precisa de los parámetros estelares, alineando mejor los modelos teóricos con las observaciones.
Además, el estudio también evalúa el potencial de instrumentos como REACH y SKAO para captar las variaciones de la señal y, de esta manera, reconstruir las propiedades de las primeras estrellas. Mirouh confía en que, con el tiempo de observación adecuado y la sensibilidad deseada, se podrán distinguir entre diferentes escenarios evolutivos.
REACH es un experimento diseñado para detectar la débil señal de 21 cm del hidrógeno primitivo, y aunque está en fase de calibración, tiene el potencial de ofrecer respuestas cruciales sobre el Amanecer Cósmico y la Época de la Reionización. Mientras tanto, el Square Kilometre Array Observatory (SKAO) se perfila como el mayor radiotelescopio del mundo, que podrá mapear con gran precisión las fluctuaciones de la línea de 21 cm, facilitando el estudio de cómo evolucionaron las primeras estructuras del universo.
Ambos proyectos son fundamentales para investigar las masas y distribuciones de las primeras estrellas, proporcionando información relevante sobre poblaciones estelares y sistemas binarios. Mirouh concluye que es fascinante considerar que, a pesar de que estas estrellas ya no existen, aún es posible inferir sus características a través de medidas obtenidas con tecnologías avanzadas.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
