Los astrofísicos descubren un nuevo método para cazar las primeras estrellas        

Por: Universidad de Hong Kong.

09 de mayo de 2024

Diagrama esquemático de los TDE del Pop III. Producto de diversas interacciones las emisiones de las llamaradas se desplazan al rojo a la longitud de onda NIR y pueden ser detectadas por JWST y Roman. Crédito de la imagen: The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad41b7.

Un estudio reciente dirigido por el grupo de investigación de la profesora Jane Lixin Dai del Departamento de Física de la Universidad de Hong Kong (HKU) ha descubierto un método novedoso para detectar estrellas de primera generación, conocidas como estrellas de Población III (Pop III) que nunca han sido detectados directamente. La investigación ha sido ampliamente reconocida por la comunidad astronómica internacional, destacando el Instituto Científico del Telescopio Espacial, que opera varios telescopios de la NASA.

Estos posibles descubrimientos sobre las estrellas Pop III prometen desbloquear los secretos del origen del Universo y proporcionar una comprensión más profunda del extraordinario viaje desde el cosmos primordial hasta el mundo que habitamos hoy, esta serie de hallazgos se han publicado recientemente en la prestigiosa revista de investigación The Astrophysical Journal Letters.

Poco después de que el Universo comenzara con el Big Bang, comenzaron a formarse las primeras estrellas, compuestas principalmente por hidrógeno y helio. Las propiedades de estas estrellas de primera generación, Pop III, son muy diferentes a las de estrellas como nuestro propio sol o incluso a las que se están formando hoy. Eran tremendamente calientes, gigantescos en tamaño y masa, pero de muy corta vida.

Las estrellas Pop III son las primeras fábricas que sintetizan la mayoría de los elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio que nos rodean en la actualidad. También son muy importantes para la formación de generaciones posteriores de estrellas y galaxias. Sin embargo, hasta ahora no ha habido detecciones directas convincentes de estrellas Pop III, ya que estas estrellas formadas en el Universo primitivo están muy lejos y son demasiado débiles para cualquiera de nuestros telescopios terrestres o espaciales.

Por primera vez, los científicos de HKU descubrieron un método novedoso para detectar estas primeras estrellas en el Universo temprano. Un estudio reciente dirigido por el grupo de investigación del profesor Dai del Departamento de Física de HKU propuso que una estrella Pop III puede despedazarse por la fuerza de las mareas si se acerca a un agujero negro masivo. En tal evento de perturbación de marea (TDE), el agujero negro se alimenta de los desechos estelares y produce llamaradas muy luminosas.

Los investigadores estudiaron el complejo proceso físico involucrado y demostraron que estas llamaradas pueden brillar a lo largo de miles de millones de años luz hasta llegar a nosotros hoy. Lo más importante es que han descubierto que las firmas únicas de estas llamaradas TDE se pueden utilizar para identificar la existencia de estrellas Pop III y obtener información sobre sus propiedades.

“Curiosamente, no sólo se alargan las escalas de tiempo de las llamaradas, sino también su longitud de onda. La luz óptica y ultravioleta emitida por el TDE se transferirá a emisiones infrarrojas cuando llegue a la Tierra", dijo el Dr. Rudrani Kar Chowdhury, becario postdoctoral del Departamento de Física de HKU y autor del artículo.

Con este comportamiento que exhibe la luz, hace que el descubrimiento sea más emocionante, ya que dos misiones emblemáticas de la NASA, el recientemente lanzado Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman (Roman), tienen la capacidad de observar tales emisiones infrarrojas desde grandes distancias.

La profesora Priya Natarajan del Departamento de Astronomía y Física de la Universidad de Yale y coautora del artículo afirmó: "Las capacidades únicas de Roman de poder observar simultáneamente una gran área del cielo y mirar profundamente en el universo temprano la convierten en una sonda prometedora para detectar estas llamaradas TDE Pop III, que a su vez servirían como un descubrimiento indirecto de estrellas Pop III".

Janet Chang, Ph.D. estudiante del Departamento de Física de HKU y coautor del artículo, añadió: "Esperamos que Roman detecte unas pocas docenas de estos eventos cada año si se sigue la estrategia de observación correcta". Con estos hallazgos en mente, la próxima década presenta un potencial significativo para identificar estas fuentes distintas, lo que conducirá a revelaciones interesantes sobre las estrellas Pop III y desentrañará los misterios del origen del Universo.

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