Un equipo internacional de astrónomos, liderado por Brian Welch de la Johns Hopkins University (EE UU) y con participación de investigadores del CSIC y la Universidad del País Vasco, ha detectado Eärendel, la estrella más lejana jamás observada. El hallazgo lo publican en la revista Nature.

“Eärendel existió en los primeros mil millones de años del universo, durante el big bang, y su luz ha viajado 12.900 millones de años hasta llegar a la Tierra”, explica uno de los autores, José María Diego, investigador del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC).

La estrella ya no existe, explotó hace millones de años, pero su luz fue tan potente que aún es visible y la ha detectado el telescopio espacial Hubble. Brillaba cuando el universo era joven, tan solo mil millones de años tras el big bang (que ocurrió hace 13.800 millones de años) y fue mucho más masiva y brillante que el Sol.

El descubrimiento de Eärendel supera por mucho el hallazgo de la estrella más lejana observada hasta la fecha: Ícaro, detectada en 2018 por el telescopio espacial Hubble a 9.000 millones de años luz. También se abre una ventana a conocer cómo fueron los primeros tiempos del universo y el origen de las primeras formaciones estelares. 

“Su hallazgo supone un gran salto atrás en el tiempo si se compara con el anterior récord de Ícaro; permite remontarse mucho más atrás en el origen del universo”, destaca Diego, “de hecho, Eärendel es la estrella más lejana que conocemos, aunque ya no exista. Explotó hace tiempo pero aún vemos la luz que nos llega de ella. La hemos podido detectar gracias a que está magnificada por un cúmulo de galaxias; si no, sería imposible”.

La estrella recibe su nombre del poema El viaje de Eärendel, la estrella vespertina, escrito en 1914 por John Ronald Reuel Tolkien, autor de El señor de los anillos, que se inspiró en la mitología anglosajona.

Una estrella amplificada por lentes gravitacionales

A medida que el universo se expande, la luz de los objetos lejanos se estira o desplaza a longitudes de onda más largas mientras se acercan a la Tierra. Hasta ahora, los objetos observados a una distancia tan grande responden a cúmulos de estrellas incrustados dentro de las primeras galaxias.

«Normalmente, a estas distancias, las galaxias se ven como pequeñas manchas, porque la luz de millones de estrellas se mezcla”, indica Diego, “y la galaxia que alberga a Eärendel ha sido magnificada y distorsionada por lentes gravitacionales”.

“Igual que un vidrio curvado deforma la imagen cuando miramos a través suyo, una lente gravitacional amplifica la luz de objetos muy lejanos y alineados detrás de un cúmulo de galaxias. Estas galaxias son las que desvían la luz de astros lejanos debido a que su enorme masa deforma el espacio-tiempo a su alrededor”, explica el investigador.

El equipo estima que Eärendel tendría al menos 50 veces la masa del Sol, y que sería mucho más brillante que este, rivalizando así con las estrellas más masivas conocidas.

“Estas estrellas primordiales (que se forman a partir de los elementos que se forjaron poco después del big bang: hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio), hasta ahora han eludido a los observadores, pero ahora podrían detectarse si se observan mediante lentes gravitacionales de gran aumento, como en el caso de Eärendel”, comenta Welch.

“Son de primera generación y apenas sabíamos nada de ellas. A partir de ahora, con estrellas como esta, podremos estudiarlas en detalle con telescopios como el James Webb. De hecho, ya existe un programa de observación aprobado por la NASA y en el que participamos”, añade. 

“Estudiar a Eärendel será una ventana a una era del universo con la que no estamos familiarizados, pero que condujo a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos estado leyendo un libro interesante, pero comenzamos en el segundo capítulo y ahora tenemos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”, completa Welch.

Por su parte, la investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y coautora Yolanda Jiménez Teja explica que «para predecir si el brillo de Eärendel se mantendrá en los próximos años o si es temporal, se necesita estimar la masa de todas las estrellas que se encuentran en la línea de visión entre nosotros y Eärendel”.

La esperada aportación del James Webb

Dado que los datos apuntan a que el brillo de la estrella seguirá durante años, el siguiente paso sería estudiarla con el telescopio espacial James Webb. Los astrónomos esperan que en 2022 Eärendel pueda verse cada vez más ampliada con este observatorio, lanzado a finales de 2021 y liderado por las agencias espaciales estadounidense, europea y canadiense (NASA/ESA/CSA).

“Las imágenes y los espectros de Webb nos permitirán confirmar que Eärendel es de hecho una estrella y acotar su edad, temperatura, masa y radio”, explica Diego. Welch añade que «combinar las observaciones de Hubble y Webb permitirá aprender también sobre las microlentes en el cúmulo de galaxias, que podrían incluir objetos exóticos como los agujeros negros primordiales”.

Además, con el telescopio se podrá saber más sobre la composición de esta estrella, un tema de especial interés para los astrónomos porque se formó antes de que el universo se llenara de elementos pesados, producidos por varias generaciones de estrellas masivas.

“Vamos a aprender muchas cosas: obtendremos el espectro, es decir, la huella digital de una estrella, nos dirá qué edad tiene, hace cuánto que nació, cuánto tiempo de vida tenía cuando se emitió la luz que vemos ahora, su metalicidad o los elementos que la componen”, concluye Diego.