Astrónomos detectan una estrella clave para entender la formación de la Vía Láctea

Una estrella excepcionalmente antigua identificada como PicII-503 ha sido localizada en la diminuta galaxia enana Pictor II y ha revelado una composición química extraordinaria: posee una deficiencia de hierro y a la vez destaca por su sobreabundancia extrema de carbono.

El estudio fue liderado por Anirudh Chiti, becario Brinson en la Universidad de Stanford, y publicado en Nature Astronomy. Este hallazgo conecta directamente con el enigma del origen de las estrellas ricas en carbono observadas en el halo de la Vía Láctea, según los autores.

La estrella PicII-503, ubicada en los márgenes de Pictor II —una galaxia enana ultra débil con más de diez mil millones de años y varios miles de estrellas, situada en la constelación de Pictor—, contiene menos hierro que cualquier otra estrella hallada fuera de la Vía Láctea y exhibe una inusitada riqueza en carbono. Este patrón químico coincide plenamente con el observado en las estrellas de halo ricas en carbono de la Vía Láctea, cuyo origen permanecía sin explicación verificable desde hacía décadas.

La detección fue posible gracias a la Cámara de Energía Oscura (DECam), desarrollada por el Departamento de Energía de Estados Unidos e instalada en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO) de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF), como parte del programa NSF NOIRLab. El descubrimiento se integró en los datos recogidos por el programa Mapping the Ancient Galaxy in CaHK (MAGIC), que durante 54 noches recolectó información con filtros de banda estrecha sensibles a la absorción del calcio, permitiendo estimar la metalicidad de miles de estrellas solo con imágenes.

El propio Chiti subraya el carácter singular del hallazgo: “Sin los datos de MAGIC, habría sido imposible aislar esta estrella entre los cientos de otras estrellas en las proximidades de la galaxia enana ultra débil Pictor II”.

El análisis combinado con observaciones del Telescopio Magellan/Baade y el Very Large Telescope de ESO permitió confirmar que PicII-503 muestra las concentraciones de hierro y calcio más bajas jamás registradas fuera de la Vía Láctea. Estas características químicas la identifican inequívocamente como un verdadero fósil estelar de segunda generación, una “cápsula del tiempo” que preserva la huella del enriquecimiento químico de las primeras estrellas.

PicII-503 constituye el primer ejemplo inequívoco de una estrella de segunda generación en una galaxia enana ultra débil. El análisis químico muestra una proporción de carbono a hierro que supera en más de 1.500 veces la del Sol. Este desbalance confirma el modelo teórico en el que algunas estrellas de segunda generación se forman a partir de material enriquecido por supernovas de baja energía de la primera generación estelar. En tales explosiones, el hierro —formado en el núcleo estelar— regresa al remanente compacto, mientras que elementos más ligeros como el carbono se eyectan hacia el medio interestelar, sembrando la creación de nuevas estrellas.

Chiti resalta la dificultad del hallazgo: “Descubrir una estrella que conserva inequívocamente los metales pesados ​​de las primeras estrellas era algo que considerábamos imposible, dada la extrema rareza de estos objetos”. El director del programa NOIRLab, Chris Davis, califica el estudio como un caso de “arqueología cósmica”, y anticipa avances en la materia con nuevos relevamientos como el Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Rubin de la NSF y el Departamento de Energía.

La sobreabundancia de carbono y el modelo de supernovas de baja energía

El descubrimiento de PicII-503 aporta pruebas decisivas en apoyo de la hipótesis de que las estrellas pobres en metales pero ricas en carbono, detectadas en el halo de la Vía Láctea durante décadas, se originaron en galaxias enanas. Según los astrónomos, la proporción de carbono respecto al hierro en PicII-503 es más de 1.500 veces superior a la del Sol, dato que, subraya el equipo liderado por Chiti en Nature Astronomy, la convierte en un caso sin precedentes en observaciones extragalácticas.

El caso de PicII-503 contribuye a resolver el debate sobre el origen de las estrellas pobres en metales con alto contenido de carbono del halo de la Vía Láctea. El propio Chiti señala: “Además, se relaciona directamente con la señal que hemos visto en las estrellas del halo de la Vía Láctea con menor metalicidad, lo que vincula sus orígenes con la naturaleza enriquecida por la formación de las primeras estrellas de estos objetos”.

Pictor II, con varios miles de estrellas y una antigüedad que excede los diez mil millones de años, aparece descrita por NSF NOIRLab como una estructura fósil que, gracias a PicII-503, ofrece una ventana inigualable al primer ciclo de evolución química universal. La característica distintiva de PicII-503 es su deficiente contenido de hierro: menos de 1/40.000 parte de la del Sol y la menor abundancia de hierro medida fuera de la Vía Láctea. Su composición química la distingue de cualquier otra estrella conocida en galaxias enanas.

El hallazgo conecta y explica la dispersión en el halo de la Vía Láctea de estrellas pobres en metales, abundantemente ricas en carbono, cuya procedencia resultaba incierta hasta el momento. Los datos sugieren que tales estrellas se originaron en minúsculas galaxias enanas —como Pictor II— que, a lo largo de la historia cósmica, terminaron fusionándose con la Vía Láctea, diseminando así estos antiguos fósiles estelares en su halo exterior.

La investigación también demuestra la potencia metodológica del programa MAGIC. Gracias a su filtro especializado, capaz de identificar la presencia de calcio en espectros estelares, los científicos pudieron aislar con precisión la señal de baja metalicidad característica de PicII-503 entre miles de posibles candidatas. El equipo enfatiza que, sin esta estrategia observacional, el hallazgo habría sido inalcanzable con los métodos convencionales.

Chris Davis, del NSF NOIRLab, destaca: “Descubrimientos como este constituyen arqueología cósmica, que desentierra fósiles estelares excepcionales que conservan las huellas de las primeras estrellas del universo”. Anticipa múltiples avances venideros con la puesta en marcha del proyecto Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Rubin y el Departamento de Energía de Estados Unidos para finales de este año.

PicII-503 no solo representa una cápsula del tiempo que preserva la huella del universo ancestral, sino que abre una nueva comprensión sobre los mecanismos tempranos de formación de elementos químicos esenciales para la construcción de planetas, moléculas complejas y, eventualmente, la vida misma.