Hubble detecta l'estrella més llunyana mai vista

La llum del posseïdor del rècord anterior va trigar 9.000 milions d'anys a arribar a la Terra. És una enorme estrella blava anomenada "Ícar".

L'estel descobert, Earendel, no ha de confondre's amb l'estrella més antiga coneguda, anomenada “Matusalem”, descoberta pel Hubble el 2013.

Hubble també té el rècord de distància còsmica per a una galàxia. La llum va trigar 13.400 milions d'anys a arribar a la Terra.

Clic per engrandir. Crèdit: Hubble, NASA

El telescopi espacial Hubble de la NASA ha establert un nou punt de referència extraordinari: detectar la llum d'una estrella que va existir els primers mil milions d'anys després del naixement de l'univers al Big Bang, fet que la converteix en l'estrella individual més llunyana mai vista fins ara. 

La troballa és un gran salt més enrere en el temps que no pas amb el rècord anterior d'una sola estrella; aquesta va ser detectada per Hubble el 2018. Aquesta estrella existia quan l'univers tenia uns 4.000 milions d'anys, o el 30 per cent de la seva edat actual, en un moment a què els astrònoms es refereixen com un “desplaçament al vermell de 1.5”. Els científics usen el terme "desplaçament cap al vermell" perquè a mesura que l'univers s'expandeix, la llum dels objectes distants s'estira o "es desplaça" a longituds d'ona més llargues i vermelles a mesura que viatja cap a nosaltres.

L'estrella acabada de detectar està tan lluny que la seva llum ha trigat 12.900 milions d'anys a arribar a la Terra, i se'ns apareix com quan l'univers només tenia el 7 per cent de la seva edat actual, amb un desplaçament al vermell de 6.2. Els objectes més petits vistos anteriorment a una distància tan gran són cúmuls d'estrelles dins de galàxies primitives.

“Al principi gairebé no ho crèiem: estava molt més lluny que l'anterior estrella de més desplaçament al vermell més distant”, va dir l'astrònom Brian Welch de la Universitat Johns Hopkins a Baltimore, autor principal de l'article que descriu el descobriment, publicat el 30 de març a la revista Nature. El descobriment es va fer a partir de les dades recopilades durant el programa Estudi de la reionització amb lents gravitacionals en cúmuls (RELICS, per les sigles en anglès) del Hubble, dirigit pel coautor Dan Coe a l'Institut de Ciència del Telescopi Espacial, també a Baltimore. 

"Normalment, a aquestes distàncies, les galàxies senceres es veuen com a taques petites, on es barreja la llum de milions d'estrelles", va dir Welch. “La galàxia que acull aquesta estrella ha estat ampliada i distorsionada per lents gravitacionals en una llarga mitja lluna que anomenem l'Arc de l'Alba” (Sunrise Arc).

Després d'estudiar la galàxia en detall, Welch va determinar que un dels elements és una estrella extremadament magnificada que va anomenar Earendel, que significa “estrella del matí” en anglès antic. El descobriment promet obrir una era inexplorada de formació estel·lar molt primerenca. 

“Earendel va existir fa tant de temps que és possible que no hagi tingut totes les mateixes matèries primeres que les estrelles que ens envolten avui dia”, va explicar Welch. “Estudiar Earendel serà una finestra a una era de l'univers amb què no estem familiaritzats, però que va conduir a tot el que coneixem. És com si haguéssim estat llegint un llibre molt interessant, però comencem amb el segon capítol i ara tindrem l'oportunitat de veure com va començar tot”, va dir Welch. 

Clic per engrandir. Aquesta vista detallada destaca la posició de l'estrella Earendel al llarg d'una
ona a l'espai-temps (línia puntejada) que l'amplia i fa possible que l'estrella es detecti a tan gran
distància: gairebé 13.000 milions d'anys llum. També s'indica un cúmul d'estrelles que es reflecteixen
a banda i banda de la línia de magnificació. La distorsió i l'ampliació són creades per la massa d'un
enorme cúmul de galàxies ubicat entre Hubble i Earendel. La massa del cúmul de galàxies és tan
gran que deforma el teixit de l'espai, i mirar a través d'aquest espai és com mirar a través d'una
lupa: al llarg de la vora del vidre o lent, l'aparença de les coses de l'altra banda es distorsiona
alhora que es magnifica. Crèdits: Ciència: NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI);
processament d'imatges: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI).

Quan les estrelles s'alineen

L'equip de recerca estima que Earendel té com a mínim 50 vegades la massa del nostre Sol i és milions de vegades més brillant, rivalitzant amb les estrelles més massives que es coneixen. Però fins i tot una estrella tan brillant i de gran massa seria impossible de veure a una distància tan gran sense l'ajuda de l'augment natural que produeix un enorme cúmul de galàxies, WHL0137-08, que es troba entre nosaltres i Earendel. La massa del cúmul de galàxies deforma el teixit de l'espai, creant una poderosa lupa natural que distorsiona i amplifica enormement la llum dels objectes distants que són darrere.

Gràcies a la rara alineació amb el cúmul de galàxies que serveixen de lent d'augment, l'estrella Earendel apareix directament sobre una ondulació al teixit de l'espai, o molt a prop seu. Aquesta ondulació, que es defineix en òptica com una “càustica*”, proporciona el màxim augment i brillantor. L'efecte és anàleg al de la superfície ondulada d'una piscina que crea patrons de llum brillant al fons de la piscina en un dia assolellat. Les ondulacions a la superfície actuen com a lents i enfoquen la llum solar a la brillantor màxima al fons de la piscina. 

Aquesta càustica fa que l'estrella Earendel sobresurti de la resplendor general de la seva galàxia d'origen. La seva brillantor es magnifica mil vegades o més. A aquest punt, els astrònoms no es poden determinar si Earendel és una estrella binària, encara que la majoria de les estrelles massives tenen almenys una estrella companya més petita.

Confirmació amb el Webb

Els astrònoms esperen que Earendel romangui molt magnificada en els propers anys. Serà observada pel telescopi espacial James Webb de la NASA. L'alta sensibilitat del Webb a la llum infraroja és necessària per aprendre més sobre Earendel, perquè la llum s'estira (es desplaça cap al vermell) a longituds d'ona infraroges més llargues a causa de l'expansió de l'univers.

“Amb Webb esperem confirmar que Earendel és de fet una estrella, així com mesurar-ne la brillantor i la temperatura”, va dir Coe. Aquests detalls reduiran la investigació sobre el seu tipus i etapa en el cicle de vida estel·lar. “També esperem trobar que l'Arc de l'Alba no té els elements pesants que es formen en les generacions posteriors d'estrelles. Això suggeriria que Earendel és una estrella rara, massiva i pobra en metalls”, va dir Coe.

La composició d'Earendel serà de gran interès per als astrònoms, perquè es va formar abans que l'univers s'omplís amb els elements pesats produïts per les generacions successives d'estrelles massives. Si els estudis de seguiment troben que Earendel està composta només d'hidrogen i heli primordials, seria la primera evidència de les llegendàries estrelles de Població III, que se suposa que són les primeres estrelles nascudes després del Big Bang. Si bé la probabilitat és petita, Welch admet que és temptadora de totes maneres.

“Amb Webb, podem veure estrelles fins i tot més llunyanes que Earendel, cosa que seria increïblement emocionant”, va dir Welch. “Anirem tan enrere com puguem. M'encantaria veure Webb trencar el rècord de distància d'Earendel”.

El telescopi espacial Hubble és un projecte de cooperació internacional entre la NASA i l'ESA (Agència Espacial Europea). El Centre de Vol Espacial Goddard de la NASA a Greenbelt, Maryland, administra el telescopi. L'Institut de Ciència del Telescopi Espacial (STScI, per les sigles en anglès) a Baltimore, Maryland, duu a terme operacions científiques del Hubble. STScI és operat per a la NASA per l'Associació d'Universitats per a la Investigació en Astronomia a Washington, D.C.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Crèdit: NASA's Goddard
Space Flight Center, Direcció de Producció: Paul Morris

 * En òptica, es diu que una superfície és càustica quan és tangent als raigs que es reflecteixen o es refracten per un sistema òptic.

 

Ho he vist aquí.