El universo primitivo: cómo las estrellas lejanas fabricaron los ingredientes de los planetas

El reciente análisis de polvo interestelar en la galaxia enana Sextans A ha obligado a los astrónomos a replantearse la historia de la formación de materia sólida en el universo temprano. El uso del telescopio espacial James Webb permitió detectar granos de hierro metálico y carburo de silicio en un entorno químicamente primitivo, según detallaron investigadoras del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en una conferencia en Phoenix.

Sextans A, ubicada a unos cuatro millones de años luz, posee apenas entre el 3 % y el 7 % del contenido metálico del Sol. Esta escasez de elementos pesados la convierte en un análogo casi perfecto de las primeras galaxias formadas tras el Big Bang, cuando el universo era dominado por hidrógeno y helio.

La debilidad gravitatoria de Sextans A impide que retenga elementos como el hierro y el oxígeno, por lo que los astrónomos suponían que sus estrellas apenas lograrían fabricar polvo.

Sin embargo, el Webb desmontó esa hipótesis. “Sextans A nos proporciona un modelo de las primeras galaxias polvorientas”, explicó Elizabeth Tarantino, investigadora postdoctoral del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y autora principal de los resultados de uno de los dos estudios presentados en una conferencia de prensa durante la 247.ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Phoenix.

Los resultados permiten “interpretar las galaxias más distantes captadas por el telescopio Webb y comprender qué estaba construyendo el universo con sus primeros componentes”.

Uno de los estudios publicados en The Astrophysical Journal analizó con el espectrómetro MIRI a media docena de estrellas en una fase avanzada, conocidas como estrellas de la Rama Asintótica Gigante.

“Una de estas estrellas se encuentra en el extremo de alta masa del rango AGB, y estrellas como esta suelen producir polvo de silicato. Sin embargo, con una metalicidad tan baja, esperamos que estas estrellas estén prácticamente libres de polvo”, relató Martha Boyer, astrónoma asociada del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y autora principal del estudio. Contra todo pronóstico, el Webb identificó una estrella que “forja granos de polvo compuestos casi en su totalidad de hierro”, un fenómeno inédito en objetos semejantes.

Las condiciones químicas en Sextans A se asemejan a una “cocina cósmica” con casi todos los ingredientes esenciales ausentes. “Sería como intentar hornear galletas en una cocina sin harina, azúcar ni mantequilla”, comparó Boyer. No obstante, las estrellas hallaron una “receta completamente diferente” para producir polvo, demostrando que la carencia de silicio y magnesio no impidió la formación de carburo de silicio ni de hierro puro.

Boyer destacó una diferencia clave respecto al polvo actual: “El polvo del universo primitivo podría haber tenido un aspecto muy diferente al de los granos de silicato que vemos hoy”. Según la astrónoma, los granos de hierro “absorben la luz eficientemente, pero no dejan huellas espectrales nítidas y pueden contribuir a los grandes depósitos de polvo observados en galaxias lejanas detectadas por el Webb”.

Por otro lado, un estudio complementario publicado en arXiv detectó hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), moléculas complejas de carbono, en pequeñas bolsas de gas denso dentro de la galaxia. Es la primera vez que se encuentran HAP en una galaxia con tan baja metalicidad. “Webb muestra que los HAP pueden formarse y sobrevivir incluso en las galaxias más carentes de metales, pero sólo en pequeñas islas protegidas de gas denso”, indicó Tarantino.

Estos cúmulos de moléculas resuelven un viejo enigma sobre la aparente ausencia de HAP en galaxias pobres en metales y abren la puerta a nuevos estudios con espectroscopia de alta resolución, ya aprobados para el Webb.

Los hallazgos demuestran que la variedad de procesos para la creación de polvo en el universo temprano era mucho mayor de lo que se pensaba. “Cada descubrimiento en Sextans A nos recuerda que el universo primitivo fue más ingenioso de lo que imaginábamos”, concluyó Boyer.

Para la astrónoma, resulta evidente que “las estrellas encontraron la manera de formar los componentes básicos de los planetas mucho antes de que existieran galaxias como la nuestra”.