Las primeras estrellas aparecieron antes de lo que se creía
La primera generación de estrellas en el Universo temprano es conocida como la Población III. Están hechas únicamente de hidrógeno, helio y litio, los únicos elementos que existían antes de que los procesos en los núcleos de estas estrellas pudieran crear elementos más pesados, como oxígeno, nitrógeno, carbono y hierro.
Esta imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA muestra el cúmulo de galaxias MACS J0416 - NASA, ESA y M. Montes (Universidad de Nueva Gales del Sur, Sydney, Australia)
Rachana Bhatawdekar y su equipo investigaron el Universo temprano de aproximadamente 500 millones a mil millones de años después del Big Bang. Su objetivo fue el clúster MACSJ0416. «No encontramos evidencia de estas estrellas de Población III de primera generación en este intervalo de tiempo cósmico», afirma Bhatawdekar.
El resultado se logró utilizando la cámara de campo amplio 3 del telescopio espacial Hubble y la cámara avanzada para encuestas, como parte del programa Hubble Frontier Fields. Este programa (que observó seis cúmulos de galaxias distantes de 2012 a 2017) produjo las observaciones más profundas jamás hechas de cúmulos de galaxias y las galaxias ubicadas detrás de ellas, que fueron magnificadas por el efecto de lente gravitacional, revelando galaxias de 10 a 100 veces más débiles que las observadas anteriormente.
Las masas de cúmulos de galaxias en primer plano son lo suficientemente grandes como para doblar y magnificar la luz de los objetos más distantes detrás de ellos. Esto le permite al Hubble usar estas lupas cósmicas para estudiar objetos que están más allá de sus capacidades operativas nominales.
Reionización
Los investigadores desarrollaron una nueva técnica que elimina la luz de las galaxias brillantes en primer plano que constituyen estas lentes gravitacionales. Esto les permitió descubrir galaxias con masas más bajas que nunca antes observadas con Hubble, a una distancia correspondiente a cuando el Universo tenía menos de mil millones de años. En este punto del tiempo cósmico, la falta de evidencia de poblaciones estelares exóticas y la identificación de muchas galaxias de baja masa respaldan la sugerencia de que estas galaxias son los candidatos más probables para la reionización del Universo. Este período de reionización en el Universo temprano es cuando el medio intergaláctico neutral fue ionizado por las primeras estrellas y galaxias.
«Estos resultados tienen profundas consecuencias astrofísicas, ya que muestran que las galaxias deben haberse formado mucho antes de lo que pensábamos», dice Bhatawdekar. «Esto también respalda firmemente la idea de que las galaxias débiles / de baja masa en el Universo temprano son responsables de la reionización».
Estos resultados también sugieren que la formación más temprana de estrellas y galaxias ocurrió mucho antes de lo que se puede probar con el telescopio espacial Hubble. Esto, dicen los autores, deja un área emocionante de investigación para el próximo gran Telescopio Espacial James Webb.