El universo es una entidad en constante expansión que una vez comenzó siendo diminuta, con solo unas pocas estrellas. Una pregunta que sigue intrigando a los astrónomos es: ¿cuánto pesaban esas primeras estrellas primigenias? Científicos taiwaneses, con la ayuda de un superordenador estadounidense, han avanzado considerablemente en los cálculos al respecto.
Justo después del Big Bang, solo existían hidrógeno y helio. En los primeros estadios del Universo, aún no habían aparecido componentes esenciales para la vida, como el carbono y el oxígeno. Unos 200 millones de años más tarde, empezaron a formarse las primeras estrellas.
Los cimientos de la vida
Estas estrellas de Población III o Pop III, como fueron bautizadas, acabaron por formar elementos más pesados mediante la combustión nuclear de sus núcleos. Hacia el final de su ciclo vital, algunas de aquellas primeras estrellas se convirtieron en supernovas. Las potentes explosiones que se produjeron provocaron la propagación de nuevos elementos en el universo primitivo, que acabarían constituyendo la base de la vida.
El tipo de supernova creada en aquel momento dependía de la masa de la primera estrella en el momento de su desaparición. Así, surgieron diferentes patrones químicos. Las observaciones de estrellas extremadamente pobres en metales, formadas después de las primeras estrellas y sus supernovas, fueron bastante cruciales para estimar la masa de las primeras estrellas. Basándose en el gran número de estrellas pobres en metal, se estimó que esas primeras estrellas tenían una masa comparable a entre 12 y 60 masas solares.
Desfase entre simulación y observación
Sin embargo, simulaciones cosmológicas anteriores sugerían una masa de las primeras estrellas superior y ampliamente distribuida, que oscilaba entre cincuenta y mil masas solares. Esta gran discrepancia entre simulaciones y observaciones ha sido un misterio para los astrónomos durante al menos una década.
Para llegar a una solución, dos científicos de Taiwán se pusieron manos a la obra con el potente superordenador del Laboratorio Nacional de Berkeley. Consiguieron desarrollar, por primera vez, una simulación hidrodinámica en 3D de alta resolución de las turbulentas nubes de formación estelar que precedieron a las primeras estrellas.
Turbulencia en la formación estelar
Los resultados son extraordinarios: la turbulencia supersónica, o movimiento caótico extremo, hizo que las nubes de formación estelar se dividieran en varios montículos, cada uno con un núcleo denso de 22 a 175 masas solares. A partir de ellos, se formaron las primeras estrellas con masas comprendidas entre 8 y 58 masas solares, lo que coincide con las observaciones.
Además, los investigadores pueden reproducir resultados similares de simulaciones anteriores, incluso cuando la turbulencia es más débil. Este resultado demuestra la importancia de la turbulencia en la formación de las primeras estrellas y ofrece una vía prometedora para reducir la escala teórica de la masa de las primeras estrellas. También resuelve finalmente la discrepancia entre las simulaciones y las observaciones, proporcionando una base teórica sólida para la formación de las primeras estrellas.
El Big Bang
Aunque no lo sabemos con certeza, suponemos que el universo se formó hace unos 13 800 millones de años a partir de una llamada singularidad, un punto muy caliente con una densidad casi infinita. Esta singularidad no obedecía las leyes conocidas de la naturaleza, y el espacio y el tiempo no existían allí. Tras el Big Bang, surgieron el espacio y el tiempo y comenzó la expansión del universo, en la que aún hoy nos encontramos. En aquellos primeros días del universo, este era completamente negro. Solo después de unos 200 millones de años comenzaron a formarse las primeras estrellas. Estas estrellas de primera generación se denominan estrellas de Población III. Surgieron de nubes primordiales de hidrógeno y helio con trazas de litio. Tras unos pocos millones de años, explotaron y se convirtieron en supernovas. Todos los elementos químicos más pesados, como el nitrógeno, el carbono, el oxígeno y el hierro, se formaron en el núcleo de estas estrellas y de otras posteriores. Hasta 2015, el Very Large Telescope de la ESA no encontró pruebas de la existencia de estas estrellas primordiales, para las que hasta entonces solo existían argumentos teóricos.