Límites de la masa estelar y misterios de la evolución cósmica
Durante mucho tiempo, los astrónomos creyeron que la masa de las estrellas estaba limitada a un valor específico, alrededor de 120 masas solares. Superar este umbral hacía que los procesos internos destruyeran la estrella. Este principio sirvió de base para todos los modelos actuales de formación de galaxias, incluido nuestro Vía Láctea. Sin embargo, investigaciones recientes demuestran que esta regla no siempre se cumple, especialmente en las condiciones extraordinarias del Universo primitivo.
En las estrellas comunes, la radiación impide la acumulación de materia y provoca pérdida de masa, lo que limita su crecimiento. Pero si el entorno posee bajos niveles de elementos pesados o el gas fluye especialmente rápido, pueden formarse objetos mucho más grandes de lo habitual.
Llaman especialmente la atención las llamadas estrellas de población III: los primeros astros que surgieron de hidrógeno y helio poco después del Big Bang. Prácticamente no contenían elementos pesados, lo que permitía la formación de estructuras aún más masivas. Según estimaciones, la masa de esas estrellas podía alcanzar miles de masas solares.
Buscando rastros de antiguos gigantes y el papel del telescopio James Webb
Hasta ahora, la existencia de estrellas supermasivas de la población III era solo una teoría. Nunca se habían observado directamente y sus posibles huellas se buscaban por indicios indirectos, como una composición química inusual en galaxias antiguas. Se cree que estas estrellas surgieron entre 100 y 400 millones de años después del Big Bang y desaparecieron rápidamente, dando paso a nuevas generaciones de estrellas.
Uno de los mayores enigmas del universo temprano siguen siendo los agujeros negros supermasivos, que ya alcanzaban tamaños enormes solo 500–700 millones de años después del Big Bang. Los procesos de crecimiento habituales no explican una acumulación de masa tan rápida. Los científicos han intentado durante mucho tiempo averiguar cómo pudieron formarse estos objetos tan pronto.
La situación cambió con el lanzamiento del telescopio espacial James Webb. Sus instrumentos infrarrojos han permitido descubrir numerosas galaxias lejanas y analizar su composición química. Llamó especialmente la atención la galaxia GS 3073, situada a 12 700 millones de años luz de la Tierra.
Nitrógeno anómalo y la hipótesis de las estrellas supermasivas
Un equipo internacional de astrofísicos dirigido por Devesh Nandal, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, detectó en el espectro de GS 3073 una presencia inusualmente alta de nitrógeno. Anteriormente, se asociaban estos rastros químicos con explosiones de supernovas o la actividad de estrellas Wolf–Rayet, pero en este caso la concentración de nitrógeno resultó ser demasiado elevada para los escenarios estándar.
Las estrellas normales producen nitrógeno de manera lenta y en cantidades limitadas. Incluso las explosiones de supernovas no generan tanto nitrógeno como el registrado en GS 3073. Esto apunta a la existencia de una potente fuente capaz de enriquecer rápidamente la galaxia con este elemento.
Dado que las primeras estrellas se formaron a partir de hidrógeno y helio, la aparición de grandes cantidades de nitrógeno en una galaxia tan antigua podría indicar que en el interior de estos gigantes se producían reacciones termonucleares intensas. Los investigadores calcularon que para explicar el exceso observado de nitrógeno bastarían solo unas pocas estrellas con masas entre 1.000 y 10.000 veces la del Sol.
Debate científico y nuevos horizontes
No todos los científicos coinciden con esta interpretación. Algunos expertos señalan que las estrellas de la población III deberían formarse en un entorno prácticamente desprovisto de elementos pesados, mientras que GS 3073 ya contiene una cantidad significativa de “metales”. Esto genera dudas sobre si las primeras estrellas gigantes pudieron haber existido realmente en esta galaxia.
Sin embargo, muchos investigadores consideran que los resultados del análisis de GS 3073 abren nuevas posibilidades para comprender los procesos que tuvieron lugar en el Universo primitivo. Las primeras galaxias podrían diferir de las actuales en sus características físicas, y el estudio de su composición química ayuda a acercarse al misterio del origen de los agujeros negros supermasivos.
Si la hipótesis sobre la existencia de estrellas gigantes de población III se confirma, esto podría explicar cómo surgieron en tan poco tiempo agujeros negros con masas miles de millones de veces superiores a la del Sol. Tales objetos podrían haberse formado directamente por el colapso de estrellas supermasivas, sin pasar por la prolongada etapa de crecimiento por acreción de materia.
Importancia del hallazgo y perspectivas para futuras investigaciones
El descubrimiento de inusuales huellas químicas en GS 3073 podría ser clave para comprender las primeras etapas de la evolución galáctica. Si se confirma la existencia de estrellas supermasivas, cambiaría nuestra visión sobre la formación de la estructura del Universo y el origen de los agujeros negros más masivos.
Nuevas observaciones con telescopios modernos permitirán precisar los detalles de este proceso y, posiblemente, encontrar más ejemplos de galaxias similares. Los astrofísicos siguen analizando los datos para determinar cuán comunes son estos fenómenos y cómo influyeron en el desarrollo del cosmos.
En los próximos años se esperan nuevos instrumentos que ayudarán a mirar aún más atrás en el pasado del Universo y encontrar más pruebas de la existencia de estrellas gigantes en los primeros cientos de millones de años tras el Big Bang.
Si la hipótesis se confirma, será uno de los descubrimientos más importantes de la astronomía moderna, capaz de transformar nuestro entendimiento sobre el origen y la evolución de las galaxias.
Cabe recordar que el telescopio espacial James Webb (James Webb Space Telescope, JWST) es el mayor y más avanzado observatorio orbital, lanzado en diciembre de 2021 gracias a la colaboración entre la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Este instrumento fue diseñado para observar los objetos más lejanos y antiguos del Universo, así como para estudiar los procesos de formación de estrellas y galaxias. Gracias a sus exclusivos instrumentos infrarrojos, el JWST puede captar la luz proveniente de las primeras épocas del cosmos, lo que permite a los científicos obtener información sobre eventos ocurridos apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. El telescopio ya ha realizado importantes descubrimientos, como la detección de galaxias antiguas y el análisis de su composición química. Su misión está prevista para un mínimo de 10 años, durante los cuales se espera que el JWST amplíe considerablemente nuestro conocimiento sobre la estructura y la historia del Universo. En el proyecto participan los principales centros científicos del mundo y los datos obtenidos están disponibles para investigadores de diferentes países. El JWST es considerado el sucesor del famoso telescopio Hubble y abre nuevos horizontes para la astronomía y la astrofísica.
