Durante momentos iniciales de la formación del Universo, apenas tres minutos después del Big Bang, se formaron los primeros átomos, los más pequeños, el hidrógeno (H) y el helio (He). Si el Universo hubiera permanecido así, nada de lo que conocemos existiría, ni el carbono que forma nuestros tejidos, ni el oxígeno que respiramos, ni el calcio de nuestros huesos, ni el silicio de las rocas que pisamos… En realidad, salvo aquellos dos elementos primigenios, los más de cien átomos diferentes que componen todo lo que existe a nuestro alrededor, y a nosotros mismos, nunca habrían sido creados.

Pero, por suerte para nuestra propia existencia, la historia no había hecho más que comenzar. Aquellos átomos iniciales formaron enormes nubes de gas que en algunos lugares se fueron comprimiendo por gravedad y calentándose. Esa concentración de masa llegó hasta tal punto que en el interior se encendió el horno nuclear que dio vida a las primeras estrellas. Y fue allí, en el núcleo extremadamente caliente de las estrellas, donde se comenzaron a forjar átomos más pesados. Las condiciones extremas de presión y temperatura existentes en el interior estelar permitieron que los núcleos de hidrógeno se unieran para generar más helio y, posteriormente, tras el agotamiento del hidrógeno, las estrellas se comprimían aún más generando nuevas fusiones que dieron lugar a átomos más pesados. Algunas estrellas, como el Sol, apenas logran crear átomos de poco peso atómico, hasta el carbono, pero otras, mucho más masivas, se convirtieron en las verdaderas fraguas de todo lo que conocemos. En el interior de esas gigantes, decenas o, incluso más de un centenar de veces más masivas que el Sol, las condiciones de presión y temperatura son tan dramáticas que la cadena de fusiones continúa y genera núcleos atómicos más pesados, hasta el hierro. El proceso es tan energético que son estrellas que suelen vivir muy poco tiempo y terminan su existencia con una enorme liberación de energía. Cuando su combustible nuclear se acaba, estallan con descomunal violencia creando nuevos átomos aún más pesados que el hierro y dispersando una gran porción de ellos por el espacio interestelar.

El Universo, a lo largo de sus 13.700 millones de años de existencia, ha contemplado la vida y muerte de muchas generaciones de estrellas masivas que han ido sembrando las galaxias anfitrionas de radiación y materia, una materia cargada de metales (los astrofísicos hablan de “metales” en un sentido más amplio que el utilizado en química, referido a todos los átomos más pesados que el H o el He).

Comprender cómo ha sido la evolución del Universo desde su formación es un reto enorme. Una forma de investigar lo sucedido en los primeros momentos consiste en buscar y estudiar estrellas masivas con una baja metalicidad, como las que existían en los tiempos en los que el Universo aún no había sido “contaminado” con átomos más pesados que el hidrógeno y el helio. Ese es el camino de investigación escogido por nuestra invitada en Hablando con Científicos, “Miriam García:https://cab.inta-csic.es/personal/miriam-garcia-garcia/, investigadora del Centro de Astrobiología.

Miriam García explica que, a medida que el Cosmos se iba enriqueciendo en metales, las nuevas estrellas que se formaban iban aglutinado parte de la materia generada y dispersada por las generaciones anteriores de estrellas y, como consecuencia, se iban enriquecido en esos elementos pesados. Así, la el estudio de estrellas pobres en metales abre una ventana al pasado del Universo ¿Dónde se pueden buscar y observar esas estrellas? Lógicamente, los instrumentos de observación existente tienen un limitado poder de resolución y, cuando se enfocan a galaxias muy lejanas y por lo tanto más viejas no son capaces de ver estrellas individuales. Por esa razón, el conocimiento actual sobre estrellas pobres en metales se obtiene fundamentalmente de un solo lugar: La pequeña Nube de Magallanes.

Las Nubes de Magallanes son dos galaxias enanas cercanas a la Vía Láctea y dada la distancia a la que se encuentran, se pueden observar las estrellas que las componen. La pequeña Nube de Magallanes está situada a un promedio de 200.000 años luz de la Tierra y ha sido tradicionalmente utilizada para estudiar estrellas masivas de baja metalicidad. Miriam García y sus colegas han publicado en la revista científica Experimental Astronomy un artículo que resume el conocimiento actual sobre estrellas masivas extremadamente pobres en metales y propone la necesidad de ampliar los conocimientos actuales estudiando galaxias cercanas, extremadamente pobres en metales y distintas a la Pequeña Nube de Magallanes. Por supuesto, para lograrlo hacen falta nuevas proyectos como la puesta en órbita de un telescopio de 10 metros de diámetro que opere en los rangos óptico y ultravioleta. Otra propuesta mencionada en el artículo consiste en que la ESA unos sus esfuerzos a la NASA para hacer realidad el concepto de la misión LUVOIR que mejore y supere los grandes logros alcanzados por el Telescopio Espacial Hubble.

Os invito a escuchar a Miriam Garcia, astrofísica e investigadora del Centro de Astrobiología un centro mixto del INTA y CSIC

Referencia:
Garcia, M., Evans, C.J., Bestenlehner, J.M. et al. Massive stars in extremely metal-poor galaxies: a window into the past. Exp Astron 51, 887–911 (2021). https://doi.org/10.1007/s10686-021-09785-x