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Ilustración de la explosiones de supernova de las primeras estrellas masivas que se formaron en la Vía Láctea.Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC).
Un equipo internacional de astrónomos ha detectado grandes cantidades de oxígeno en la atmósfera de una estrella primitiva que orbita el halo interno de la Vía Láctea y se encuentra a aproximadamente 5.200 años luz de distancia al Sol.
El descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se produjeron el oxígeno y otros elementos químicos en las primeras generaciones de estrellas que se formaron en el Universo inmediatamente después del Big Bang.
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.
Rastreando oxígeno
Por este motivo, para detectar la producción temprana de oxígeno y otros elementos es preciso estudiar las estrellas más antiguas que aún existen, como en la que se detectado ahora oxígeno.
La estrella se llama J0815+4729 y fue descubierta por primera vez en 2018 gracias al Gran Telescopio Canarias (GTC), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) y operado por el Instituto de Astrofísica de Canarias.
Desde entonces, esta estrella ha sido objeto de una intensa observación y solo recientemente, con el apoyo del telescopio Keck situado en la isla de Hawái, ha sido posible 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, 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.
La estrella se encuentra todavía en la Secuencia Principal, etapa en la que las estrellas pasan la mayor parte de su vida. Su fuente de energía sigue siendo la fusión de hidrógeno en su núcleo y su temperatura superficial y luminosidad apenas cambian. Otra de sus características es su baja masa, que aproximadamente supone 0,7 veces la del Sol, aunque tiene una temperatura 400 grados superior a la de nuestra estrella.
"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 de la Universidad de Cambridge y coautor del artículo publicado al respecto en la revista The Astrophysical Journal Letters.
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", añade Carlos Allende Prieto, investigador del IAC y también coautor del trabajo.
El descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se produjeron el oxígeno y otros elementos químicos en las primeras generaciones de estrellas que se formaron en el Universo inmediatamente después del Big Bang.
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.
Rastreando oxígeno
Por este motivo, para detectar la producción temprana de oxígeno y otros elementos es preciso estudiar las estrellas más antiguas que aún existen, como en la que se detectado ahora oxígeno.
La estrella se llama J0815+4729 y fue descubierta por primera vez en 2018 gracias al Gran Telescopio Canarias (GTC), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) y operado por el Instituto de Astrofísica de Canarias.
Desde entonces, esta estrella ha sido objeto de una intensa observación y solo recientemente, con el apoyo del telescopio Keck situado en la isla de Hawái, ha sido posible 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, 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.
La estrella se encuentra todavía en la Secuencia Principal, etapa en la que las estrellas pasan la mayor parte de su vida. Su fuente de energía sigue siendo la fusión de hidrógeno en su núcleo y su temperatura superficial y luminosidad apenas cambian. Otra de sus características es su baja masa, que aproximadamente supone 0,7 veces la del Sol, aunque tiene una temperatura 400 grados superior a la de nuestra estrella.
"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 de la Universidad de Cambridge y coautor del artículo publicado al respecto en la revista The Astrophysical Journal Letters.
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", añade Carlos Allende Prieto, investigador del IAC y también coautor del trabajo.
Estrellas de halo
"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.
"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.
Referencia
The Extreme CNO-enhanced Composition of the Primitive Iron-poor Dwarf Star J0815+4729*. González Hernández, J. et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 889, Number 1. DOI:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab62ae
The Extreme CNO-enhanced Composition of the Primitive Iron-poor Dwarf Star J0815+4729*. González Hernández, J. et al. The Astrophysical Journal Letters, Volume 889, Number 1. DOI:https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab62ae
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