Descobreixen les restes d’una de les estrelles més antigues de l’Univers

Els astrònoms han identificat el material romanent de l’explosió d’una estrella de primera generació o de Població III, que són les estrelles més antigues del cosmos, formades quan l’Univers tenia només 100 milions d’anys. El material contenia una proporció molt més gran de ferro que de magnesi, notablement diferent de la relació d’aquests elements al nostre Sol. L’explicació més probable per a aquesta sorprenent característica és que el material va ser deixat enrere per una estrella de primera generació, que va explotar com una supernova gegant.

Un equip internacional de científics, integrat per investigadors de la Universitat de Tòquio, al Japó, de la Universitat de Notre-Dame i de NOIRLab, als Estats Units, hauria descobert les antigues restes químiques d’una de les primeres estrelles que van il·luminar l’Univers. Ho van aconseguir mitjançant un innovador anàlisis d’un llunyà quàsar, apreciat a través dels instruments de l’Observatori Gemini. 

Les estrelles més antigues

Les primeres estrelles es van formar quan l’Univers tenia només 100 milions d’anys, menys de l’u per cent de la seva edat actual. Aquestes estrelles originàries, conegudes com de Població III pels astrònoms, eren increïblement massives: al morir i esclatar en forma de supernoves, van enriquir l’espai interestel·lar amb una combinació distintiva d’elements pesants. Tot i que els investigadors hi han buscat aquestes firmes químiques per dècades, fins al moment no s’ha trobat evidència directa d’aquestes estrelles primordials. 

Ara, els científics a càrrec d’un nou estudi, publicat recentment a la revista ‘Astrophysical Journal’, creuen haver identificat la composició química que caracteritza una d’aquestes estrelles antigues. D’acord amb una nota de premsa, els seus resultats es recolzen en l’anàlisi dels núvols contigus a un quàsar distant, la llum del qual ha estat viatjant durant 13.100 milions d’anys: això significa que els astrònoms l’estan observant tal com apareixia quan l’Univers tenia aproximadament una edat de 700 milions d’anys.

L’anàlisi d’ULAS J1342+0928, un dels quàsars coneguts més llunyans, mostra el material romanent de l’explosió d’una estrella de primera generació. En aquest material, els científics han notat una composició molt inusual: les restes presenten 10 vegades més ferro que magnesi, si es comparen amb la proporció que mostren aquests elements al Sol. Això confirmaria que el material va ser deixat enrere per una de les primeres estrelles que hi va haver a l’Univers, que va explotar com una supernova d’inestabilitat de parells.

Vídeo: a partir de dades de l’Observatori Gemini, els científics han descobert evidència d’una estrella de primera generació, que va morir en una enorme explosió de supernova. Crèdit: NOIRLab / YouTube.

Una finestra cap a l’origen de l’Univers

Tot i que aquestes varietats notablement poderoses d’explosions de supernova mai s’han presenciat directament, els investigadors pensen que marquen el final de la vida d’estrelles gegants, amb masses aproximades d’entre 150 i 250 vegades la del Sol. Una supernova d’inestabilitat de parells es genera quan els fotons al centre d’una estrella es converteixen espontàniament en electrons i positrons, reduint la pressió de radiació dins de l’estrella i fent que la gravetat provoqui el seu col·lapse i explosió.

Mentre altres supernoves deixen restes estel·lars, com per exemple una estrella de neutrons o un forat negre, les supernoves d’inestabilitat de parells expulsen directament tot el seu material al seu entorn. Per trobar evidència d’aquestes restes químiques hi ha dues possibilitats: observar l’explosió en el moment que passa o identificar la seva firma química a partir del material que expulsen a l’espai interestel·lar.

En cas de confirmar-se aquesta troballa, els astrònoms haurien trobat una nova via per descobrir les firmes químiques de les primeres estrelles més a prop del nostre veïnat còsmic. Tot i que les estrelles de Població III s’haurien extingit fa molt temps, les empremtes químiques que deixen en el material expulsat poden persistir per períodes temporals més amplis i encara poden trobar-se en l’actualitat. 

Notícies relacionades

La IA tria els seus amics com fem els humans

El barri on vius podria fer-te envellir més ràpid

En conseqüència, els rastres químics d’explosions de supernoves d’inestabilitat de parells generades per les estrelles més antigues del cosmos encara estarien «impresos» en objectes del nostre Univers local, cosa que facilitaria la seva identificació en futurs estudis.

Referència

Potential signature of Population III pair-instability supernova ejecta in the BLR gas of the most distant quasar at z = 7.54. Y. Yoshii et al. Astrophysical Journal (2022). DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac8163