Astrónomos brasileños identifican una estrella rara en la vía Láctea

Investigadores de la Universidad de São Paulo detectaron un astro primitivo de brillo intenso, reliquia de los albores de la galaxia, con telescopios apostados en Atacama, Chile

Por Diego Freire  |  Agência FAPESP – Debido a que suelen emitir un brillo poco intenso, resulta difícil detectar estrellas primitivas que surgieron cuando el universo era muy joven todavía. Pero ése no es el caso de la rara 2MASS J18082002-5104378, recientemente identificada en la vía Láctea por un grupo de científicos brasileños y de Estados Unidos encabezados por astrónomos de la Universidad de São Paulo (USP), en lo que constituye un descubrimiento que puede erigirse en una pieza clave con miras a ampliar la comprensión sobre los albores de la nuestra galaxia.

Minutos después del Big Bang, sólo se produjeron los elementos químicos hidrógeno y helio. Los elementos más pesados, los llamados metales, surgirían mucho tiempo después, en el interior de las estrellas, las cuales, al explotar, eyectan material rico en metales hacia el medio interestelar, de manera tal que las nuevas estrellas tienen un contenido cada vez mayor de esos elementos. Por eso las estrellas con la menor cantidad de metales son las más primitivas, tal como es el caso de 2MASS J18082002–5104378, que tiene menos de 1/10.000 veces la cantidad de hierro del Sol.

La búsqueda de estrellas pobres en metales constituye una de las áreas más activas de la astronomía cuando se trata de estudiar las primeras fases de la galaxia. La mayoría de los esfuerzos actuales se concentra en estrellas débiles, de poco brillo, lo que dificulta una observación más detallada.

“Hay una buena cantidad de esas estrellas, pero son astros débiles en su mayoría; es difícil estudiarlas minuciosamente mediante el uso de telescopios. Se trata de estrellas muy antiguas y de órbitas sumamente caóticas, formadas cuando la galaxia estaba colapsándose y alejadas de nuestro vecindario solar. Pero ésta en especial está pasando un poco más cerca de nuestro Sol, lo que la vuelve más brillante”, comenta Jorge Luis Meléndez Moreno, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) de la USP.

Meléndez es el responsable de la investigación intitulada "La espectroscopía de alta precisión: su impacto en el estudio de planetas, estrellas, la galaxia y la cosmología", realizada con el apoyo de la FAPESP. El objetivo de la misma consiste en caracterizar con precisión determinados tipos de estrellas, a los efectos de estudiar en detalle la formación de los planetas, los procesos de evolución estelar, la evolución química de la galaxia y la nucleosíntesis primordial, que es la formación de elementos químicos por reacciones nucleares en el Big Bang.

La “nueva” estrella antigua tiene al menos 13 mil millones de años. Los investigadores arribaron a esta estimación teniendo como referencia a los conglomerados de estrellas más antiguos de la galaxia, que tienen esa edad y son más ricos en metales. Su tamaño corresponde a alrededor de un 88% de la masa del Sol, y la temperatura en su superficie es de 5.440 K, casi la misma de la estrella central del Sistema Solar, que es de 5.778 K. Aparte de hierro, se detectaron en su atmósfera sodio, silicio, calcio y níquel, elementos químicos presentes en una cantidad 1/10000 menor que su contenido en el Sol.

En una primera estimación, su distancia aproximada con respecto a la Tierra es de 2.500 años luz. De acuerdo con los investigadores, se obtendrá un número preciso con el satélite Gaia, de la Agencia Espacial Europea, con el cual se está efectuando la medición de las distancias con respecto a muchas estrellas.

Arqueología galáctica

La colaboración internacional encabezada por Meléndez empezó su búsqueda de estrellas pobres en metales relativamente brillantes en 2013. Al año siguiente, el equipo observó la 2MASS J18082002–5104378 con el New Technology Telescope (NTT), del Observatorio Europeo del Sur (ESO, por sus siglas en inglés), en el norte de Chile, identificándola como una prometedora estrella muy pobre en metales y, por consiguiente, formada en los albores de la galaxia.

“Es sumamente raro encontrar una estrella tan pobre en metales y tan brillante. Para la arqueología galáctica, constituyen preciosas reliquias con miras a develar la historia de nuestra vía Láctea”, destaca Meléndez.

Frente a este hallazgo, se observó la estrella más minuciosamente entre 2014 y 2015, mediante el empleo del espectrógrafo UVES en el telescopio Very Large Telescope (VLT), de ocho metros de diámetro, emplazado en el Observatorio Paranal del ESO, en la cima de Cerro Paranal, una montaña de 2.600 metros de altura ubicada en el desierto de Atacama. La espectroscopía propaga la luz en los diversos colores que la componen, y así permite observar en detalles los elementos químicos presentes en la estrella.

De este modo, los astrónomos confirmaron que la estrella tiene una cantidad tan pequeña de elementos químicos pesados que fue catalogada como ultrapobre en metales (UMP, por sus siglas en inglés).

La estrella 2MASS J18082002–5104378 es la más brillante UMP que se conoce hasta ahora, con un brillo de 11.9 magnitudes: es lo suficientemente brillante como para poder observársela con telescopios pequeños, a partir de los 10 cm. Sólo la estrella CD -38 245, descubierta hace más de 30 años por los astrónomos australianos M. S. Bessell y J. Norris, tiene un brillo similar. Todas las otras estrellas UMP son al menos seis veces más tenues.

El equipo pretende ahora obtener observaciones elaboradas de la estrella en el ultravioleta con el telescopio espacial Hubble, a los efectos de estudiar una gran cantidad de elementos químicos sin la limitación de la interferencia de la atmósfera terrestre.

Los resultados obtenidos por el equipo se publicaron en la revista Astronomy & Astrophysics, en el artículo intitulado 2MASS J18082002-5104378: The brightest (V = 11.9) ultra metal-poor star. Además de Meléndez Moreno, suscriben el trabajo Gabriel Perez y Marcelo Tucci-Maia, también del IAG-USP; Vinicius Moris Placco, de la University of Notre Dame; Iván Ramírez, de la University of Texas at Austin, y Ting S. Li, de la Texas A&M University.