El James Webb peina el cielo en busca de las primeras estrellas del universo y sigue sin encontrarlas. Donde debería haber nubes vírgenes de hidrógeno y helio, el telescopio ha detectado oxígeno y carbono en galaxias que ya existían cuando el cosmos tenía solo 500 millones de años. El trabajo lo firma un equipo de la Universidad de Arizona y aparece publicado en Nature Astronomy.
Lo que el Webb encontró donde solo debía haber hidrógeno
La teoría era elegante y llevaba décadas sin grietas. El universo primitivo debía contener únicamente hidrógeno y helio, los dos elementos más simples de la tabla periódica, en nubes de gas que jamás habían pasado por el interior de una estrella. Todo lo demás, el carbono de nuestras células, el oxígeno que respiramos,, el hierro de la hemoglobina, llegó después: cocinado en los hornos nucleares de las primeras generaciones estelares y liberado al espacio en sus explosiones.
Ese calendario acaba de complicarse. Los datos del Webb muestran que los elementos pesados ya habían escapado de sus galaxias anfitrionas muy poco después del Big Bang. ‘No solo las galaxias estaban produciendo estos elementos, también los estaban dispersando, posiblemente sembrando otras galaxias’, explica Yongda Zhu, investigador postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Arizona y primer autor del estudio.
La escala del hallazgo se entiende mejor con una cifra: 500 millones de años después del Big Bang el universo apenas tenía el 3% de su edad actual. Si toda su historia cupiera en un calendario de un año, aquellas galaxias ya brillaban hacia el 13 de enero. La Vía Láctea no existía, el Sol no había nacido y la Tierra tardaría todavía miles de millones de años en formarse.
No es la primera vez que el Webb desordena el guion. Desde sus primeros datos, el telescopio espacial ha ido dibujando un universo primitivo mucho más complejo de lo que preveían los modelos, y este trabajo añade una pieza incómoda: los metales no solo existían pronto, circulaban pronto. Cada hallazgo de este tipo empuja hacia atrás en el tiempo procesos que la teoría situaba cientos de millones de años más tarde.
Treinta horas para leer la luz de otras galaxias
El equipo se centró en la llamada época de reionización, el periodo en que la radiación ultravioleta de las primeras estrellas y galaxias fue volviendo transparente el hidrógeno que llenaba el espacio. La técnica tiene algo de forense: los astrónomos usan las propias galaxias como fuentes de luz de fondo y examinan cómo esa luz llega alterada después de atravesar el gas que encuentra a su paso. Los instrumentos que hacen posible esa lectura están descritos en la web oficial de la misión.
‘Utilizamos las galaxias como fuentes de luz de fondo’, detalla Zhu. ‘A medida que la luz viajaba hacia la Tierra atravesaba el gas circundante, y pudimos analizar sus patrones de absorción para detectar elementos concretos’. Cada elemento deja una firma distinta en el espectro, una huella química que no se puede falsificar.
La luz que el Webb desenreda partió de aquellas galaxias cuando la Tierra aún no era más que polvo futuro, y aun así trae la firma del carbono.
El precio fue tiempo de telescopio. El Webb necesitó 30 horas de exposición para captar los espectros débiles de esas galaxias remotas, cuya luz viajó unos 13.000 millones de años antes de llegar a sus espejos. Zhu peinó a mano repositorios públicos de espectros hasta dar con tres, entre cientos revisados, que mostraban el patrón de absorción desplazado hacia el azul propio de los elementos pesados.
Por qué las primeras estrellas siguen escondidas
El mecanismo que explicaría el fenómeno tiene nombre: baryon cycling, el ciclo de bariones. La materia entra y sale de las galaxias, de modo que el material fabricado por las estrellas se recicla y se dispersa en el entorno. Zhu lo compara con una gota de colorante alimentario en un vaso de agua. El color se difunde solo, sin que nadie lo remueva, y acaba tiñendo todo el líquido.
Si ese teñido fue tan rápido y tan temprano, la consecuencia es incómoda para la astronomía. El gas prístino que debería delatar a las estrellas de primera generación pudo quedar contaminado antes de que tuviéramos ocasión de observarlo, y las huellas espectrales que encontró el equipo se parecen demasiado a las de galaxias mucho más tardías, como si el universo hubiera aprendido a fabricar y repartir metales antes de tiempo. Dicho de otro modo: esas estrellas pueden haber existido, brillado y muerto sin dejar la huella limpia que llevamos décadas persiguiendo.
Me parece un resultado sólido, pero conviene medirlo con cuidado. Son tres galaxias, no trescientas, y la técnica depende de alineaciones afortunadas: hace falta una galaxia brillante detrás del gas para poder leer su absorción. El estudio ha pasado revisión por pares en una revista de primer nivel, lo que descarta el error grueso, pero la muestra es minúscula y la conclusión sobre el gas prístino es todavía un escenario plausible, no una detección directa. Nadie ha visto aún esas primeras estrellas. La búsqueda continúa. Los próximos ciclos de observación del Webb, con más espectros y más fuentes de fondo, deberían permitir ampliar la muestra y comprobar si el enriquecimiento temprano fue la norma o la excepción. Si se confirma, la astronomía tendrá que rehacer una parte de su cronología: el universo se contaminó de metales mucho antes de lo que decían los modelos.
🔬 Ficha del Descubrimiento
- Qué se ha descubierto: huellas de oxígeno y carbono, elementos pesados, en el gas que rodea galaxias de la época de reionización, 500 millones de años después del Big Bang.
- Dónde: galaxias primitivas cuya luz viajó unos 13.000 millones de años hasta el telescopio, que las observa desde el espacio.
- Institución responsable: Universidad de Arizona (Departamento de Astronomía y Steward Observatory), con publicación en Nature Astronomy; primer autor, Yongda Zhu.
- Cuándo: estudio revisado por pares publicado en Nature Astronomy, elaborado a partir de espectros ya archivados del James Webb.
- Impacto a futuro: reordena la cronología del enriquecimiento químico del universo y obliga a replantear dónde y cómo buscar las primeras estrellas.
