Un estudio de 29 estrellas masivas pobres en metales revela que los vientos estelares eran más débiles de lo que se pensaba, algo que que podría redefinir nuestra comprensión de cómo se formaron las primeras galaxias en el universo primitivo.
Cuanto más aprenden los astrónomos sobre las primeras galaxias del universo, más extrañas les parecen. Muchas de sus sorprendentes propiedades podrían explicarse por las diferencias entre sus estrellas masivas y las de sistemas como nuestra propia Vía Láctea.
Un nuevo estudio, dirigido por la Universidad de Utah, arroja luz sobre la formación estelar de las primeras galaxias. Los astrónomos emplearon el Telescopio Espacial Hubble para analizar 29 estrellas masivas en galaxias pobres en metales y revelaron que sus vientos estelares eran inesperadamente débiles; un fenómeno que podría redefinir nuestra comprensión de cómo se formaron estas constelaciones en el universo primitivo.
El trabajo, publicado en The Astrophysical Journal Supplement Series, presenta un conjunto de datos sin precedentes que podría ayudar a los astrónomos a construir mejores modelos de estrellas masivas y comprender cómo se formaron cuando el universo era joven.
Las estrellas masivas —aquellas con masas 10 veces superiores a la del Sol— son poco frecuentes pero son fuentes de energía muy potentes que impulsan la evolución de las galaxias. Producen radiación intensa, expulsan material a través de vientos estelares y, finalmente, explotan como supernovas.
Según explica la líder del trabajo e investigadora de la universidad estadounidense, Grace Telford, “arden a temperaturas muy altas, con gran brillo y rapidez, y ponen fin a sus cortas vidas con explosiones de supernova que depositan gran cantidad de energía y material en el gas circundante”.
Además, la experta señala que suelen gobernar la evolución de sus galaxias anfitrionas al calentar y regular el gas que, después de un tiempo, permite la formación de nuevas estrellas.
En concreto, los astrónomos utilizan el término ‘metalicidad’ para describir la abundancia de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Las primeras galaxias del universo contenían menos elementos de este tipo que las actuales. Por ello, es probable que las estrellas masivas que se formaban en las primeras también tuvieran propiedades físicas diferentes.
“Los astros con baja metalicidad son importantes para crear modelos precisos de las primeras galaxias”, afirma Telford. “No basta con estudiar cómo se comportan las estrellas masivas ricas en metales de la Vía Láctea para interpretar esas observaciones”.
Para saberlo, el estudio se centró en galaxias cercanas que presentaban metalicidades bajas, más parecidas a los conglomerados estelares de los albores del universo. Los investigadores analizaron 29 estrellas masivas con metalicidades inferiores a una quinta parte de la del Sol.
“Se trata de una muestra de 29 estrellas –lo que no parece mucho– pero observar cada una de ellas requiere hasta 35 horas de tiempo del Hubble, algo que resulta realmente caro”, informa Telford. El trabajo combinó nuevas observaciones de 12 estrellas con información recopilada con anterioridad para crear un conjunto de datos más amplio y uniforme.
Las estrellas masivas pierden masa a través de los vientos estelares, y la intensidad de estos vientos depende, en gran parte, de la metalicidad.
Los iones metálicos acoplan la radiación de la estrella al material circundante, por lo que los astrónomos esperaban que las estrellas con menor metalicidad generaran vientos más débiles y perdieran menos masa a lo largo de su vida.
Las observaciones mostraron esta tendencia, por lo que a medida que disminuía la metalicidad, también disminuía la velocidad máxima de los vientos estelares.
Sin embargo, con metalicidades aún más bajas, las velocidades de los vientos bajaban de forma más pronunciada de lo que cabría esperar a partir de los análisis observados.
“Existe una especie de tendencia suave y, de repente, en el caso de las estrellas de menor metalicidad, la velocidad del viento cae en picado”, apunta Telford. “Me emocionó mucho verlo en los datos”, enfatiza la experta.
Esto quiere decir que si las estrellas pobres en metales pierden menos masa debido a vientos más débiles podrían conservar una mayor parte de su masa original, lo que afectaría a su evolución, a su muerte y a la configuración de sus galaxias anfitrionas. Dado que las estrellas masivas influyen en el gas que las rodea, los cambios en su evolución podrían propagarse hacia el exterior y afectar a sus sistemas anfitriones, informa el trabajo.
Por otro lado, el hierro podría ser el elemento más importante en la física de las estrellas masivas, ya que desempeña una función relevante en la emisión de los vientos estelares, determina cómo evolucionará una estrella a lo largo de su vida y desencadena las explosiones de supernova que ponen fin a la vida de las estrellas masivas.
Sin embargo, su presencia es muy difícil de medir en entornos pobres de metales. En su lugar, los astrónomos emplearon el oxígeno presente en el gas de una galaxia para estimar su metalicidad, ya que los iones de oxígeno producen líneas de emisión brillantes. De este modo, los expertos asumen que la abundancia de hierro coincide con la del oxígeno, pero no lo garantizan del todo.
El equipo astronómico midió la intensidad de las características de absorción del hierro, difíciles de detectar, en los espectros ultravioleta, y evaluaron cuánta luz eliminaba este metal.
Descubrieron que las estrellas masivas de las galaxias más ricas en oxígeno (de alta metalicidad) tienden a presentar una absorción del hierro mucho más intensa en sus espectros UV que las estrellas de las galaxias pobres en oxígeno (de baja metalicidad).
Este trabajo es solo el principio. Los investigadores están combinando los espectros ultravioletas del Hubble con observaciones del Observatorio Keck, en Hawái (Estados Unidos).
Los datos resultantes permitirán que los expertos estudien las estrellas con mayor detalle y midan propiedades como la composición y las tasas de pérdida de masa impulsadas por el viento, información que, en última instancia, podría ayudar a los astrónomos a interpretar lo que se observa del universo primitivo.
Referencia:
Roman - Duval, J. et al. The Treasury of Extremely Metal-poor O Stars. The Astrophysical Journal. 2026
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