Estas sí parecen ser las primeras estrellas

Cluster galáctico MACS JO416 que permitió ver el cluster detrás de él que contiene las estrellas más viejas. Foto NASA/ESA/CSA/STScl

Unas reliquias y unos monstruos. Eso eran las primeras estrellas que hubo en el universo unos cientos  de millones de años luego del Big Bang.

Con el uso del telescopio espacial James Webb, astrónomos, según un artículo en The Astrophysical Journal Letters, detectaron algunas de esas primeras estrellas, conocidas como Población III. Se observaron en un grupo denominado LAP1-B a 13 000 millones de años luz de nosotros.

Estas estrellas, Población III, llamadas algunas veces como estrellas oscuras, existieron poco después del Big Bang. El hidrógeno y el helio se combinaron con materia oscura y formaron gigantes estrellas de un millón de masas solares y un brillo 1000 millones mayor que el de nuestra estrella.

Hay varias pistas para creer que las estrellas vistas sí pertenecen a la Población II, explica Eli Visbal, profesor de astrofísica en la University of Toledo, en Ohio (Estados Unidos), autor cabeza del estudio.

Por ejemplo, el espectro revela que tienen grandes cantidades de fotones de alta energía y también que son muy grandes, además su masa cumple con ciertas calculaciones teóricas.. Todo eso concuerda con lo estimado para esa clase de estrellas primordiales.

El James Webb ya había observado estrellas que se cree pertenecen a la Población III, nacidas cuando el universo tenía unos 430 millones de años. Visbal dice, sin embargo, que las detectadas ahora en LAP1-B son las púnicas que reúnen tres condiciones de ese tipo de estrellas.

La observación de este cúmulo de galaxias se logró mediante lentes gravitacionales, que se dan cuando un objeto demasiado masivo, como una galaxia, dobla el espacio-tiempo a su alrededor y se logra ver un objeto que está detrás. Cuando la luz del distante objeto de atrás pasa a través del 'doblez' creado por el objeto de adelante, la luz del de atrás es distorsionada en arcos o anillos, un fenómeno previsto en la teoría de Einstein.

En este caso, LAP1-B se hizo visible cuando un grupo galáctico cercano, MACS JO416 pasó en frente y actuó como lente amplificador.

Hay estrellas que mueren dos veces

Imagen del remanente de la supernova, en la cual la estrella enana sufrió una doble explosión generando una supernova del tipo Ia. Foto ESO/VLT

No fue una muerte, sino que fueron dos. O tal vez una muy sufrida. Por primera vez astrónomos obtuvieron evidencia visual de una estrella que terminó su vida con una doble detonación. Lo lograron al estudiar el remanente de la supernova SNR-0509-67.5 con el Very Large Telescope del European Southern Observatory (ESO) en los Andes en Chile.

La mayoría de las supernovas son explosiones de estrellas masivas al terminar su vida, pero hay algunas variedades, como cuando una enana blanca, el núcleo inactivo dejado por una estrella tipo Sol, explota, las llamadas supernovas Ia, muy importantes en el estudio del cosmos.

Las teoría dice que estas supernovas Ia comienzan con un par de estrellas enanas, que orbitan tan cerca que la una roba materia de la otra hasta que acumula tanta que se hace inestable y explota.

Peor había indicios de que algunas supernovas Ia se podrían explicar mejor por una doble explosión que se activa antes de que la estrella alcance su masa crítica. Y eso fue lo que se encontró ahora. La enana blanca forma una manta de helio robado, que se puede hacer inestable y explotar. La primera explosión genera una onda de choque que que viaja alrededor de la enana y a su interior activando una segunda detonación en el núcleo de la estrella, provocando la supernova.

Estrellas que parecen un adorno navideño

Un aspecto de la nube 2S en el cúmulo estelar Digel 2. Infinidad de estrellas se están formando allí. Hay muchas otras jóvenes. Es en el borde de nuestra galaxia. Foto NASA/ESa/CSA

Semejan adornos navideños, pero son dos grandes nubes estelares en uno de los bordes de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tomada por el telescopio espacial Webb. Una región a 58 000 años luz del centro galáctico. En comparación nosotros estamos a 26 000 años luz.

Los astrónomos miraron las nubes moleculares conocidas como Digel 1 y 2. Gracias a su alta sensibilidad y fina resolución, el telescopio resolvió estas áreas, que son casas de cúmulos de estrellas con intensa actividad de formación de nuevas estrellas.

Allí apreció chorros intensos que salen de las estrellas así como distintas estructuras nebulares. 

Aunque esas dos nubes están en nuestra galaxia, son pobres en elementos diferentes al hidrógeno y al helio, siendo similares por esto a galaxias enanas y a nuestra galaxia en sus procesos iniciales de formación.

Dentro de Digel 1 y Digel 2 hay cúmulos con estrellas muy jóvenes. en la nube 2S (de Digel 2)  encontró estrellas nuevas y varias están emitiendo intensos chorros de material a lo largo de sus polos, chorros que apuntan en distintas direcciones.

Los astrónomos seguirán estudiando esa región, para responder preguntas como la relativa abundancia de estrellas de distinta masa en esos grupos de nubes en todo el borde galáctico, para tratar de entender cómo un ambiente particular puede influenciar distintos tipos de estrellas durante su formación.

Qué bueno sería comerse ese planeta

Ilustración de cómo luciría un planeta Júpiter caliente. Wasp-193b pasa delante de su estrella cada 6,25 días. Imagen ESO

¡Las cosas que hay que ver en el cosmos! Hay objetos y situaciones que desafían el deber ser de las cosas, si pudiera decirse así. Pues imagínense que encontraron un planeta mucho más grande que Júpiter, pero cuya densidad es semejante a la de un algodón dulce, de esos que venden en ferias y comen los niños.

El planeta está nombrado como Wasp-193b y se encuentra a 1200 años luz de nosotros. Es 50 % más grande que Júpiter, el mayor de los planetas de nuestro Sistema Solar, y 7 veces menos masivo, otorgándole una densidad baja, comparable a aquel dulce. Ya veremos.

"Wasp-193b es el segundo planeta menos denso descubierto a la fecha, luego de Kepler-51d, que es mucho más pequeño", explica Khalid Barkaoui, investigador en el laboratorio Exotic en ULiege, primer autor del artículo aparecido en Nature Astronomy.

"Su extrema baja densidad lo hace una anomalía entre los más de cinco mil exoplanetas descubiertos a la fecha. Esta densidad tan baja no puede ser reproducida por modelos estándar de gigantes de gas, aún bajo la no realista asunción de una estructura sin núcleo".

Las diferentes mediciones realizadas mostraron grandes sorpresas. Su masa y su tamaño era 0.14y 1.5 la de Júpiter. La densidad resultante de 0.0590 gramos por centímetro cúbico. En contraste, la densidad de Júpiter es de1.33 gramos por centímetro cúbico, y en la Tierra de 5.51 gramos. Uno de los materiales más cercanos en densidad al nuevo y esponjoso planeta es el algodón dulce, que tiene una densidad de 0.05gramos por centímetro cúbico.

Julien de Wit, profesor del Massachusetts Institute of Technology (MIT)y coautor dice que "la razón por la que es cercano al algodón dulce es porque ambos son mucho aire. El planeta es básicamente superesponjoso".

Los investigadores sospechan que está hecho principalmente de hidrógeno y helio, como muchos otros gigantes en la galaxia. Pero en Wasp-193b esos gases probablemente forman una atmósfera muy inflada que se extiende miles de kilómetros más allá de la propia atmósfera de Júpiter.. Y cómo un planeta se puede inflar así es algo que hoy no responden los modelos teóricos existentes. Ciertamente requiere un gran depósito de energía en su interior, peor los detalles del mecanismo no se entienden.

Observan la estrella más masiva del universo

La nebulosa de la Tarántula, imagen tomada en los telescopios de ESO en Chile. No tiene el detalle de la nueva imagen, que no fue dada a conocer. Foto ESO

Es un monstruo de estrella, la más masiva del universo conocido. Y astrónomos la han estado mirando para precisar más cómo se forman semejantes cuerpos.

Aunque su nombre es poco romántico, R136a1, llama la atención de los astrónomos por la gran masa. Es que no es de dos ni cuatro ni diez soles. Tiene una masa, según se había medido hasta ahora, de entre 250 y 320 la del Sol. Pero los nuevos análisis sugieren que puede ser un poco menos masiva.

No importa. Las 170 a 230 veces la masa del Sol que dice el nuevo estudio la siguen haciendo la estrella más masiva conocida hasta ahora.

R136a1 reside a unos 160 000 años luz de nosotros (¡menos mal!) en el centro de la nebulosa de la Tarántula en la vecina galaxia la Gran Nube de Magallanes.

Que sea un poco menos masiva indica posiblemente que el límite superior para la masa de una estrella es menor. También tiene implicaciones acerca del origen de los elementos más pesados que el helio en el universo. Se crean durante explosiones cataclísmicas de estrellas con más de 150 veces la masa solar, pero si R1236a1 es menos masiva, significa que aquellas otras donde se forman esos elementos son menos masivas igualmente.

La estrella ha sido observada en numerosas ocasiones por diferentes telescopios, incluyendo al Hubble, pero no habían podido definir estrellas individuales en el cúmulo donde se encuentra, lo que sí hizo posible el telescopio Gemini del sur, de 8.1 metros, operado en los Andes de Chile.

Este realizó 40 000 exposiciones de 60 milisegundos durante 40 minutos, logrando con nueva tecnología imágenes nítidas.

Mientras más masiva una estrella menor es su vida porque quema combustible a mucha mayor velocidad. Duran solo unos pocos millones de años (frente al Sol que tiene más de 4500 millones).

¿Hay unos lentes flotando en el cosmos?

La nebulosa planetaria CVMP 1 en todo su esplendor. Foto Gemini Observatory

¿Qué hacen unos lentes a 6500 años luz de nosotros? Bueno, parece más bien un antifaz. Pero a esa distancia no pudo escapar de la mirada del Observatorio Gemini.

Esta belleza cósmica es el producto de la muerte de una estrella y su breve pero glorioso espectáculo.

Se formó a partir del estertor de una estrella gigante hacia la constelación de la Brújula. Es una nebulosa planetaria que emergió cuando una vieja gigante roja expulsó sus capas externas en la forma de un tempestuoso viento estelar..

Estas nebulosas son formadas por estrellas con una masa entre 0,8 y 8 veces la del Sol.

Las más pequeñas terminan como enanas blancas, las más grandes, enormes, en explosiones de supernovas, pero el grupo de intermedias finalizan con una violenta exhibición como la que se aprecia en esta imagen, generando una nebulosa planetaria. Vienen en miles de formas y tamaños y hay varias muy conocidas, como la de la hélice.

Pero la de esta imagen es la nebulosa planetaria CVMP 1, que es particular no por su forma sino porque se descubrió que tiene alto contenido de helio y nitrógeno. Es una de las más granes conocidas.

La estructura durará poco, apenas unos 10 000 años.

Por primera vez detectan agua en planeta en zona habitable

Dibujo de cómo sería el planeta K2-18b que tiene vapor de agua en la atmósfera. Foto UCL

En busca de condiciones para la vida y señales biológicas en otros mundos, los astrónomos no pierden la esperanza.

Y hoy hay una noticia alentadora: fue detectado vapor de agua en la atmósfera de un planeta tipo Supertierra situado en zona de habitabilidad alrededor de su estrella, esa donde puede existir agua en estado líquido.

Se trata del planeta K2-18b, con 8 veces la masa de la Tierra, que ahora es el único conocido con esas dos características: agua y zona habitable. Es decir, con temperaturas para el desarrollo de la vida.

Pero en este cuerpo es difícil que exista vida, por su tamaño y la atmósfera que posee.

El descubrimiento fue publicado hoy en Nature Astronomy y es la primera detección atmosférica exitosa de un planeta extrasolar.

Para el primer autor del artículo, Angelos Tsiaras (UCL Centre for Space Exochemistry Data (CSED)), “hallar agua en un mundo potencialmente habitable distinto a la Tierra es emocionante. K2-18b no es la Tierra 2.0 pues es más pesado y posee una composición atmosférica diferente. Pero nos acerca a la respuesta de la pregunta básica: Es única la Tierra?”.

Los astrónomos usaron datos de archivo de 2016 y 2017 del telescopio espacial Hubble de Nasa/ESA y desarrollaron algoritmos para analizar la luz de la estrella filtrada a través de la atmósfera del planeta. Los resultados revelaron la señal molecular del vapor de agua y la presencia de hidrógeno y helio en la atmósfera.

Para ellos, también pueden existir nitrógeno y metano, pero no fue posible confirmarlo.

El planeta orbita la estrella enana K2-18 a unos 110 años luz de nosotros hacia la constelación Leo. Dada la alta radiación que recibe de su estrella, K2-18b debe ser más hostil para la vida que la Tierra.

K2-18b fue descubierto en 2015 y es una de las cientos de Supertierras –planetas con una masa entre las de la Tierra y Neptuno- halladas por la misión Kepler.

Con las capacidades actuales, no es fácil decir si en K2-18b podría haber de todas maneras alguna actividad biológica.