Conoce a Eärendel, la estrella más distante jamás detectada, hasta ahora por el telescopio Hubble

La estrella más distante, o posiblemente un par de estrellas, que los astrónomos hayan visto jamás fue revelada gracias al telescopio Hubble y un cúmulo masivo de galaxias.

Lejos de la Tierra, el universo se curva alrededor de la gran masa de un cúmulo de galaxias, creando una lente gravitatoria en el espacio-tiempo muy parecida a la lente curva de una lupa. Como una lupa, reveló algo pequeño y oculto: un sistema estelar del universo primitivo.

El sistema estelar lejano toma el nombre oficial WHL0137-LS, pero los astrónomos que lo encontraron lo apodaron “Earendel” de la palabra en inglés antiguo que significa “estrella de la mañana” o “luz naciente”.

El sistema Eärendel, tal como lo vemos hoy, brillaba tan solo 900 millones de años después del Big Bang, según los autores de un nuevo artículo publicado en la revista Nature que describe el descubrimiento. Pasaron 12.800 millones de años antes de que esa luz llegara al Telescopio Espacial Hubble, magnificada por un truco de la suerte de la gravedad para aparecer como una pequeña mancha de fotones en el sensor de imagen del Hubble.

Earendel es 8.200 millones de años mayor que el Sol y la Tierra y 12.100 millones de años mayor que los primeros animales de nuestro planeta.

Incluso para los estándares de las estrellas antiguas, Eärendel se destaca: los astrónomos observaron al poseedor del récord anterior, apodado Ícaro, tal como apareció hace 9.400 millones de años, 3.400 millones de años más recientemente que este nuevo poseedor del récord. Incluso las supernovas más antiguas conocidas, por lo general los objetos individuales más brillantes y fáciles de detectar en la inmensidad del espacio-tiempo, son más jóvenes que Eärendel.

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La galaxia natal de Eärendel, el arco del Amanecer, toma su nombre del efecto de lente gravitacional que hizo posible este descubrimiento.

“Esta galaxia aparece ampliada y estirada en una forma de media luna larga y delgada debido al efecto de lente gravitacional de un cúmulo masivo de galaxias en primer plano”, dijo Brian Welch, astrónomo de la Universidad Johns Hopkins y autor principal del artículo de Nature .

Welch le dijo a The Verge que se topó con Eärendel mientras estudiaba la lente gravitatoria en sí.

Las lentes gravitacionales, como las lupas, tienden a deformar y torcer las imágenes y tienen áreas de mayor y menor aumento. Si tiene una lupa en casa, es probable que el mejor aumento esté en el centro de un círculo simple. Las lentes gravitacionales son más difíciles de usar.

En una lente gravitatoria, hay una línea llamada “curva crítica” donde el aumento es más intenso. Los objetos que se ven a través de la lente se reflejan en la curva crítica y aparecen varias veces. Y cuanto más se alinean con la línea de la curva desde nuestra perspectiva de la Tierra, más se magnifican.

“Estaba creando un modelo de los efectos de lente del cúmulo de galaxias, con el objetivo de medir la ampliación del Arco del Amanecer”, dijo Welch. “Los modelos seguían prediciendo que este punto brillante en el arco debería tener un aumento extremadamente alto”.

Welch se dio cuenta de que este punto brillante era un objeto alineado muy de cerca con la curva crítica, tan cerca y tan pequeño que incluso el ojo agudo del Hubble resolvió su imagen reflejada duplicada a través de la línea como una sola mancha. Esa proximidad a la curva crítica también significaba que, fuera lo que fuera, ya se había ampliado entre 1.000 y 40.000 veces antes de llegar al Hubble. Por pequeño y tenue que le pareciera al Hubble, era, de hecho, mucho más pequeño, diminuto en la escala de la galaxia Sunrise Arc.

“A medida que lo investigué más, descubrí que la fuente era demasiado pequeña para ser otra cosa que una estrella individual (o sistema binario)”, dijo Welch.

El universo antiguo

Welch y un gran equipo internacional de coautores pasaron tres años y medio estudiando Eärendel a través de múltiples observaciones del Hubble para confirmar que estaban viendo algo real y no un efecto transitorio de la luz.

Ese tiempo y esfuerzo valieron la pena, dijo Welch, porque estas estrellas muy antiguas pueden enseñarnos cosas sobre la historia del universo.

“Con los objetos distantes, estamos viendo el pasado del universo y una época en la que el universo se veía muy diferente al de hoy”, dijo Welch. “Sabemos que las galaxias se ven diferentes en este momento temprano, y sabemos que ha habido relativamente pocas generaciones de estrellas antes”.

Las estrellas son las fábricas de elementos pesados de nuestro universo, formadas cuando átomos más ligeros como el hidrógeno y el helio se fusionan mediante fusión nuclear para formar material más pesado como el carbono, el oxígeno e incluso el hierro. Earendel, en esa etapa temprana de la historia de nuestro universo, probablemente tenía muy poco material más pesado que el helio en su sistema, dijo Welch.

“Estudiar esta estrella con lente en detalle nos da una nueva ventana sobre cómo eran las estrellas en estos primeros días y cómo se diferencian de las estrellas en el universo cercano”, dijo Welch.

El telescopio espacial James Webb (JWST), lanzado en diciembre de 2021, se está preparando actualmente para operaciones científicas. Su óptica, más nítida que la del Hubble, debería poder confirmar su conclusión de que Eärendel es un solo sistema estelar y no un grupo de sistemas estelares agrupados, escribieron los autores en el artículo. También esperan ver si Eärendel era una estrella solitaria o un sistema binario, aprender más sobre la temperatura y la masa de la estrella, entre otras propiedades.

JWST estará ocupado abriéndose camino a través de una lista de deseos científicos que ha crecido mucho en los años que los astrónomos pasaron anticipando el lanzamiento, como informó anteriormente The Verge. Eso incluirá estudiar exoplanetas y el universo antiguo, incluidos sistemas estelares como Earandel que brillaron en los albores de los tiempos.