Una supercomputadora excava en los primeros fósiles de estrellas

Una investigación de astrofísica computacional ha simulado la formación de estrellas de segunda generación para conocer las características físicas de las primeras estrellas.

En un ejercicio de arqueología galáctica, la investigación modeló por primera vez débiles supernovas de primeras estrellas libres de metales, lo que arrojó patrones de abundancia mejorados con carbono para la formación de estrellas. El estudio investigó la formación de las primeras estrellas y el origen de elementos más pesados que el hidrógeno, el helio y el litio.

Nadie ha encontrado aún las primeras estrellas. Se supone que se formaron unos 100 millones de años después del Big Bang a partir de la oscuridad universal a partir de los gases primordiales de hidrógeno, helio y trazas de metales ligeros.

Estos gases se enfriaron, colapsaron y se encendieron en estrellas hasta 1.000 veces más masivas que nuestro sol. Cuanto más grande es la estrella, más rápido se queman. Las primeras estrellas probablemente solo vivieron unos pocos millones de años, una gota en el cubo de la edad del universo, alrededor de 13.800 millones de años. Es poco probable que alguna vez sean observadas, perdidas en las brumas del tiempo.

A medida que las primeras estrellas libres de metales colapsaron y explotaron en supernovas, forjaron elementos más pesados como el carbono que sembró la próxima generación de estrellas. Un tipo de estas segundas estrellas se llama estrella pobre en metales mejorada en carbono. Son como fósiles para los astrofísicos. Su composición refleja la nucleosíntesis o fusión de elementos más pesados de las primeras estrellas.

"Podemos obtener resultados de mediciones indirectas para obtener la distribución de masa de estrellas sin metales a partir de las abundancias elementales de estrellas pobres en metales", dijo en un comunicado Gen Chiaki, investigador postdoctoral en el Centro de Astrofísica Relativista de la Facultad de Física de Georgia Tech.

Chiaki es el autor principal de un estudio publicado en la edición de septiembre de 2020 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Sus simulaciones --que en su mayoría se realizaron en el grupo Georgia Tech PACE-- mostraron que los granos carbonosos siembran la fragmentación de la nube de gas producida, lo que lleva a la formación de estrellas de baja masa 'pobres en giga-metales' que pueden sobrevivir hasta el día de hoy y posiblemente ser encontradas en observaciones futuras.

"Encontramos que estas estrellas tienen un contenido de hierro muy bajo en comparación con las estrellas observadas con aumento de carbono con una milmillonésima parte de la abundancia solar de hierro. Sin embargo, podemos ver la fragmentación de las nubes de gas. Esto indica que las estrellas de baja masa se forman en un régimen de baja abundancia de hierro. Estas estrellas nunca se han observado todavía. Nuestro estudio nos da una idea teórica de la formación de las primeras estrellas", dijo Chiaki.