Estrellas gigantes pudieron ser las creadoras de los primeros cúmulos de estrellas del universo

En los orígenes del universo, poco después del Big Bang, surgieron los primeros cúmulos estelares: grupos compactos de millones de estrellas que aún hoy orbitan en las galaxias. Un nuevo estudio sugiere que estos cúmulos se formaron gracias a la acción de un pequeño grupo de estrellas gigantes, con masas miles de veces mayores que la del Sol.

La investigación, dirigida por el astrofísico Mark Gieles del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB), propone que estas estrellas colosales actuaron como auténticos motores cósmicos. Su intensa radiación y los vientos estelares que liberaron habrían transformado el gas de su entorno, dando lugar a nuevas generaciones de estrellas dentro del mismo cúmulo.

El trabajo, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ayuda a explicar por qué los cúmulos más antiguos muestran firmas químicas tan diferentes entre sí. Durante décadas, los astrónomos se han preguntado por qué algunas estrellas en estos sistemas presentan concentraciones inusuales de elementos como nitrógeno, sodio o magnesio.

El modelo plantea que una sola generación de estas estrellas gigantes —algunas de más de 1.000 masas solares— fue suficiente para enriquecer todo el cúmulo. A medida que expulsaban gas caliente cargado de nuevos elementos, este se mezclaba con el gas original y formaba nuevas estrellas con una composición distinta. Así se habrían originado los patrones químicos que aún hoy se observan en los llamados cúmulos globulares.

“Tan solo unas pocas estrellas extremadamente masivas podrían dejar una huella duradera en la composición química de millones de estrellas”, explica Gieles. El hallazgo conecta por primera vez la física de la formación estelar con la evolución química de los cúmulos más antiguos del universo.

Una nueva mirada al pasado del universo

El equipo internacional también sugiere que este proceso ocurrió muy rápido, en apenas uno o dos millones de años, antes de que las primeras supernovas explotaran. Eso permitió que el gas de los cúmulos permaneciera libre de la contaminación de esos eventos violentos, preservando así su composición primigenia.

Las simulaciones realizadas por los investigadores muestran que las condiciones extremas del universo joven favorecían la formación de estas estrellas colosales. La densidad del gas y la turbulencia de los cúmulos recién nacidos podían dar lugar de forma natural a objetos de miles de masas solares, capaces de alterar la química de todo su entorno.

Los científicos apuntan, además, que muchas de estas estrellas habrían terminado sus vidas colapsando en agujeros negros de masa intermedia. Estos objetos podrían ser los antecesores de los agujeros negros supermasivos que hoy habitan en los centros de las galaxias.

Las conclusiones del estudio también ayudan a interpretar las observaciones del telescopio espacial James Webb, que ha detectado galaxias muy antiguas con una composición química similar a la que los investigadores atribuyen a cúmulos dominados por estrellas gigantes. Esto refuerza la idea de que los cúmulos globulares no solo son reliquias del pasado, sino piezas clave para entender la evolución de las primeras galaxias.

“Las estrellas más grandes del universo podrían haber sido las verdaderas arquitectas de las primeras galaxias”, resume Gieles. “Su luz y su energía marcaron el camino que siguió el cosmos durante sus primeros millones de años”.

Fuente: https://academic.oup.com/mnras/article/544/1/483/8230792