Detectan grandes cantidades de oxígeno en la atmósfera de una estrella primitiva

Científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en colaboración con la Universidad de Cambridge y la Universidad de California en San Diego, detectan grandes cantidades de oxígeno en la atmósfera de la estrella “primitiva” denominada J0815+4729. Este hallazgo, publicado hoy en la revista The Astrophysical Journal Letters, proporciona una pista importante sobre cómo se produjeron el oxígeno y otros elementos químicos en las primeras generaciones de estrellas en el Universo.

El oxígeno es el tercer elemento más abundante en el Universo después del hidrógeno y el helio. Es esencial para todas las formas de vida en la Tierra y un componente básico de los carbohidratos. También es el principal componente de la corteza terrestre. Sin embargo, el oxígeno no existía en el Universo temprano. Este elemento se crea principalmente dentro de estrellas masivas con masas que superan las 10 masas solares.

Rastrear la producción temprana de oxígeno y otros elementos requiere estudiar las estrellas más antiguas que aún existen. J0815+4729 es una de esas estrellas, descubierta por primera vez por el equipo del IAC en 2018 utilizando el Gran Telescopio Canarias (GTC), en el Observatorio del Roque de los Muchachos.

El equipo de investigación observó recientemente esta estrella con el telescopio Keck en Hawái para poder determinar la composición química detallada de su atmósfera. “La composición primitiva de la estrella indica que se formó durante los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, posiblemente a partir del material expulsado en las primeras supernovas de la Vía Láctea”, explica Jonay González Hernández, investigador Ramón y Cajal del IAC y principal autor del trabajo.

La estrella posee grandes cantidades de carbono, nitrógeno y oxígeno -aproximadamente un 10, 8 y 3 por ciento, respectivamente, de lo que contiene el Sol-, mientras que el contenido en calcio y hierro es casi una millonésima parte del solar.

“Sólo se conocen unas pocas estrellas de este tipo en el halo de nuestra galaxia, pero ninguna posee una cantidad tan enorme de carbono, nitrógeno y oxígeno en comparación con su contenido en hierro”, señala David Aguado, investigador postdoctoral de la Universidad de Cambridge y coautor del artículo publicado.

Un reciente estudio basado en los datos del satélite Gaia confirman que la estrella orbita el halo interno de la Vía Láctea y que se encuentra a aproximadamente 5.200 años luz de distancia al Sol.

La búsqueda de estrellas de este tipo requiere proyectos dedicados que permitan obtener espectroscopía de estrellas para determinar sus parámetros fundamentales y su composición química. “En el futuro próximo continuaremos nuestras búsquedas de estas estrellas primitivas con datos de los proyectos WEAVE y DESI, y las analizaremos en detalle con observaciones del instrumento HORuS instalado en el GTC”, apunta Carlos Allende Prieto, investigador del IAC y también coautor del trabajo.

“Las estrellas como J0815+4729 se conocen como estrellas de halo”, explica el astrofísico de la Universidad de California en San Diego Adam Burgasser, otro de los autores del estudio. “Esto se debe a su distribución aproximadamente esférica alrededor de la Vía Láctea, a diferencia del disco plano más familiar de estrellas más jóvenes que incluye el Sol”. Las estrellas de halo como J0815+4729 son estrellas verdaderamente antiguas, lo que permite a los astrónomos echar un vistazo a la producción de elementos al principio de la historia del Universo.

“Hace ahora 30 años comenzamos en el IAC a estudiar la presencia de oxígeno en las estrellas más antiguas de la Galaxia. Los resultados ya apuntaban a que este elemento se produjo de forma ingente en las primeras generaciones de supernovas, pero entonces no pudimos imaginar que llegaríamos a encontrar un caso tan espectacular como el de esta estrella”, concluye Rafael Rebolo, director del IAC y coautor de este trabajo.