Comprender cómo el universo hizo la transición de la oscuridad a la luz con la formación de las primeras estrellas y galaxias es crucial para entender su evolución. Este proceso, denominado Amanecer Cósmico, representa un punto de inflexión en la historia del cosmos. No obstante, debido a la inmensa distancia temporal y espacial, nuestros telescopios no pueden observar directamente estas primeras estrellas, lo que convierte en un desafío la determinación de sus propiedades físicas.
Un equipo de científicos, incluyendo investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), ha presentado un avance significativo en este campo. A través de un método innovador, han demostrado la viabilidad de conocer la masa de las primeras estrellas mediante la observación de una señal indirecta: la línea de 21 centímetros. Giovanni Mirouh, investigador del IAA-CSIC, destaca que estas estrellas se formaron hace más de 13.000 millones de años y, aunque han completado su evolución, su estudio es posible gracias a la magnitud de esta señal.
La línea de 21 cm es una señal débil, pero detectable desde la Tierra, que brinda información esencial sobre las primeras épocas del universo. Al estudiar cómo las primeras estrellas y sus remanentes afectaron esta señal, los investigadores han mostrado que los radiotelescopios del futuro permitirán una comprensión más profunda de la transición del universo primitivo de una masa casi homogénea de hidrógeno a su estado actual.
Anastasia Fialkov, coautora del estudio e investigadora en el Instituto de Astronomía de Cambridge, enfatiza que este es un momento crucial para desentrañar cómo la primera luz del universo emergió de la oscuridad. La transformación de un universo frío y oscuro en uno lleno de estrellas es una historia que apenas comienza a ser comprendida.
El estudio busca reconstruir las características de las primeras estrellas mediante simulaciones de diversas poblaciones estelares con distintas masas y características, incluyendo sistemas binarios. Estos sistemas permiten estudiar fenómenos como la formación de agujeros negros y estrellas de neutrones, que generan rayos X que ionizan el hidrógeno interestelar. Este proceso altera la señal de la línea de 21 cm, ofreciendo pistas sobre las estrellas primigenias.
El IAA-CSIC ha contribuido al estudio mediante el desarrollo de modelos de estrellas sin metales, que individen las bases para las simulaciones estelares. Mirouh menciona que los modelos abarcan un amplio rango de masas, incluso hasta 1000 veces la del Sol, lo que representa un desafío significativo debido a las características extremas de estas estrellas.
Además, se ha evaluado el potencial de instrumentos como REACH y SKAO para detectar variaciones en la señal, lo que permitiría reconstruir las características de las primeras estrellas. Los resultados indican que, con la observación adecuada y la sensibilidad necesaria, sería posible discernir entre distintos escenarios de formación estelar.
REACH, un experimento diseñado para captar la débil señal de 21 cm del hidrógeno primitivo, y SKAO, el mayor radiotelescopio del mundo, son esenciales para explorar los primeros momentos del universo. Ambos instrumentos, aunque no pueden observar estrellas individuales, proporcionarán información valiosa sobre poblaciones estelares y sistemas binarios.
La posibilidad de reconstruir el pasado estelar a partir de datos indirectos es una oportunidad única para la astronomía moderna. Giovanni Mirouh concluye: «Las primeras estrellas que se formaron tras el Big Bang moldearon el universo de una manera que aún hoy podemos medir». A través de técnicas innovadoras y nuevos instrumentos, la ciencia está cada vez más cerca de desvelar los secretos del universo primitivo.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
