Las primeras estrellas surgieron 250 millones de años después del Big Bang

Un equipo internacional de astrónomos han utilizado observaciones de los telescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y del VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Austral Europeo (ESO) han encontrado evidencias de estrellas formándose a 13.300 millones de años, tan solo 250 millones de años después del Big Bang, un hallazgo que representa además el oxígeno más distante jamás detectado en el universo.

Los científicos utilizaron ALMA para observar una galaxia lejana llamada 'MACS1149-JD1', donde detectaron un resplandor muy débil emitido por oxígeno ionizado de la galaxia. A medida que esta luz infrarroja viaja por el espacio, la expansión del universo la desplaza y, para cuando fue detectada en la tierra por ALMA, la longitud de onda era más de diez veces más larga que cuando se originó.

El equipo infirió que la señal fue emitida hace 13.300 millones de años (o 500 millones de años después del Big Bang), convirtiéndolo en el oxígeno más distante jamás detectado por ningún telescopio. La presencia de oxígeno es una clara señal de que debe haber habido incluso generaciones anteriores de estrellas en esta galaxia, según informa ESO. Los resultados aparecen publicados este jueves en la revista Nature.

"Esta detección hace retroceder las fronteras del universo observable", afirma el autor principal del artículo, Takuya Hashimoto, investigador de la Universidad Osaka Sangyo y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón. "Me emocionó ver la señal de oxígeno distante en los datos de ALMA", indica.

Además del brillo del oxígeno captado por ALMA, el VLT de ESO también detectó una señal más débil de emisión de hidrógeno. La distancia a la galaxia, determinada a partir de esta observación, es consistente con la distancia de la observación del oxígeno. Esto hace de 'MACS1149-JD1' la galaxia más lejana con una medición precisa de la distancia y la galaxia más lejana jamás observada con ALMA o con el VLT.

"Vemos esta galaxia en un momento en el que el universo sólo tenía 500 millones de años y, sin embargo, ya tiene una población de estrellas maduras", explica el segundo autor del nuevo artículo e investigador de la University College de Londres (UCL), Nicolas Laporte. "Por lo tanto somos capaces de utilizar esta galaxia para estudiar un periodo anterior, completamente desconocido, de la historia cósmica", asegura.

Tras el Big Bang, hubo un periodo durante el cual no hubo oxígeno en el universo; fue creado por los procesos de fusión de las primeras estrellas y luego liberado al morir estas estrellas. La detección de oxígeno en 'MACS1149-JD1' indica que estas generaciones anteriores de estrellas ya se habían formado y había expulsado oxígeno apenas 500 millones de años después del comienzo del universo.

Así, para averiguar cuándo tuvo lugar esta formación temprana de estrellas, el equipo reconstruyó los inicios de la historia de 'MACS1149-JD1' utilizando datos infrarrojos tomados con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y la ESA, así como del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. Los científicos descubrieron que el brillo observado de la galaxia puede explicarse con un modelo en el que el inicio de la formación estelar comienza tan solo 250 millones de años después del comienzo del universo.

La madurez de las estrellas en 'MACS1149-JD1' plantea la pregunta de cuándo surgieron las primeras galaxias de la oscuridad total, una época que los astrónomos denominan como el "amanecer cósmico". Estableciendo la edad de 'MACS1149-JD1', el equipo ha demostrado, de forma efectiva, que hubo galaxias que existieron antes de las que se pueden detectar de forma directa en la actualidad.

Tal y como explica el astrónomo senior en la UCL y coautor del artículo, Richard Ellis, "determinar cuándo tuvo lugar el amanecer cósmico es el Santo Grial de la cosmología y el estudio de formación de galaxias". "¡Con estas nuevas observaciones de MACS1149-JD1 nos acercando a la posibilidad de ser testigos directos del nacimiento de la luz de las estrellas! Puesto que todos estamos hechos de material estelar procesado, esto es realmente encontrar nuestros propios orígenes", concluye Ellis.