La Primera Luz Estelar

Mirando a través de una lente cósmica gigante, los científicos han encontrado algunas de las primeras estrellas que nacieron en el Universo.

Febrero 7, 2002:  Imagínese poder observar nuestro Universo hace 14 mil millones de años, cuando aún era un bebé. Si tuviésemos una máquina del tiempo podríamos regresar y observar como emergieron sus características infantiles después de de la Gran Explosión (Big Bang, en inglés).

Existe mucha incertidumbre acerca de los primeros tiempos: ¿Qué vino primero, las estrellas ó las galaxias... ó los cúmulos de galaxias? ¿Acaso las primeras estrellas aparecieron una a la vez ó en torrentes masivos de creación simultánea? Los científicos tienen teorías, pero que maravilloso sería poder realmente mirar hacia atrás en el tiempo y observarlo con certeza.

Arriba:  Esta fantástica imagen creada por el artista Adolph Schaller muestra la desordenada formación de las primeras estrellas en el Universo.[más información]

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Pues créalo o no, las máquinas del tiempo existen -- se llaman telescopios. Los astrónomos que observan a través de ellos ven a las estrellas y galaxias no como son ahora, sino como lo eran cuando su luz (la luz estelar) inició su camino. Por medio de los telescopios, los astrónomos pueden "viajar" miles de millones de años hacia el pasado.

El astrónomo Richard Ellis del Instituto Tecnológico de California (California Institute of Technology ó Caltech) usó recientemente el Telescopio Espacial Hubble para viajar hacia atrás en el tiempo, hasta una época cercana a la propia Gran Explosión. Él y sus colegas fueron en busca de estrellas recién nacidas -- las primeras en aparecer en nuestro Universo.

Ellis explica: "En algún punto, algo así como mil millones de años después de la Gran Explosión, la atracción gravitacional hizo que el gas que llenaba el Universo se desplomara y formara las primeras estrellas. Encontrar las señales de la existencia de estas estrellas, a las cuales llamamos Primera Luz (First Light en inglés), es uno de los retos más interesantes de la astronomía moderna".

La búsqueda es intimidante, puesto que estas estrellas se encuentran a 10 mil millones de años luz de la Tierra. Son muy tenues. Aún poderosos instrumentos como el Hubble tienen problemas para detectarlas.

Ellis y sus colegas hicieron entonses lo que muchos de nosotros hacemos cuando tenemos dificultad para ver algo: usar una lente de aumento. Ellos apuntaron el Telescopio Espacial Hubble y, posteriormente, el telescopio Keck de Hawaii hacia una "lente gravitacional", un gigantesco amplificador cósmico formado por un grupo de galaxias situadas a 2 ó 3 mil millones de años luz de distancia.

Izquierda: Ellis et al miraron a través de este cúmulo masivo de galaxias, llamado Abell 2218 para observar las estrellas de un pasado distante. Crédito de la Imagen: Telescopio Espacial Hubble. [más Información]

Mirando a través del extraño lente, ellos observaron una tenue nube de estrellas situada a 13 mil 400 millones de años luz de la Tierra. La nube contenía cerca de un millón de estrellas -- mucho menos que las galaxias típicas que ocupan el Universo de hoy en día, y que están formads por cientos de miles de millones de estrellas. Ellis y sus colegas creen que la nube es uno de los bloques de construcción de las galaxias de tamaño completo, que ahora forman parte de nuestro Universo.

Si el Universo tiene 14 mil millones de años de edad, como lo establecen algunos modelos, entonces la nube de estrellas existió menos de mil millones de años después de la Gran Explosión -- justo cuando los científicos piensan que las primeras estrellas probablemente se formaron. De hecho, las estrellas en la nube parecen ser muy jóvenes. La evidencia espectral sugiere que su edad es de aproximadamente 2 a 5 millones de años, aunque Ellis advierte que esta evidencia todavía está en discusión entre los investigadores. El Sol, en comparación, tiene una edad de alrededor de 4 mil 800 millones de años.

Abajo: Una ampliación del área enmarcada en la imagen del Hubble, arriba. Las imágenes gemelas de la nube de estrellas han sido marcadas con un círculo. Crédito: La Agencia Espacial Europea (European Space Agency ó ESA), NASA, Richard Ellis (Caltech, USA) y Jean-Paul Kneib (Observatoire Midi-Pyrenees, Francia).

"Estamos observando este cúmulo cuando se está encendiendo", dice Ellis. Las estrellas en la nube se encuentran entre las que, seguramente por primera vez iluminaron los cielos.

Sin la ayuda del lente gravitacional, el cual amplifica el brillo de la nube de estrellas unas 30 veces, ni el telescopio Keck de 10 metros, ni el Telescopio Espacial Hubble detectarían estas distantes y jóvenes estrellas, hace notar Ellis.

Tales lentes de aumento son uno de los extraños corolarios de la Teoría General de la Relatividad: Einstein demostró que la masa crea una curvatura local en la geometría del espacio-tiempo, que puede doblar el camino recto que sigue la luz. De este modo, la fuerte curvatura causada por el masivo grupo de galaxias (conocido por los científicos como "Abell 2218") fue capaz de doblar y enfocar los rayos de luz provenientes de la nube de estrellas localizada lejos y detrás del grupo de galaxias, justo como una lente de aumento.

"Observando ciertas regiones del cielo donde la luz proveniente del muy jóven Universo es altamente ampliada por una lente gravitacional, obtenemos una gran ayuda de la naturaleza al buscar estas débiles señales", añade Ellis.

Hasta la fecha más de 500 de estos lentes gravitacionales han sido identificados. Pero para ser útil en la búsqueda de la Primera Luz, una lente debe de ser estudiada detenidamente para que los científicos determinen con precisión cómo se dobla la luz, de la misma manera en que conociendo la forma de un espejo en la casa de la risa, podemos predecir cómo refleja la luz. Actualmente hay sólo cerca de 10 lentes estudiadas en detalle de esta manera.

Abajo:  En este ejemplo de una lente gravitacional, la luz de una galaxia distante forma un halo alrededor del masivo objeto que sirve como lente. Imagen cortesía de la Agencia Espacial Europea (European Space Agency). [más información]

"Todos desean saber, ¿fué tan solo un golpe de suerte?," anota Ellis. " Si éstas son realmente las primeras estrellas en el Universo, entonces debería de haber un gran número de ellas en el cielo".

El Telescopio Espacial de Nueva Generación de NASA (Next Generation Space Telescope ó NGST), que será lanzado al espacio en el año 2009, nos dará la respuesta. "El NGST será capaz de detectar estos objetos sin ayuda de las lentes gravitacionales", dice Ellis. "No habrá manera de cuestionarlo entonces -- podremos contar las primeras estrellas y averiguar qué tan antiguas son".

Mientras tanto, los astrónomos continuarán mirando a través de los lentes gravitacionales, esperando lograr echar un vistazo a lo que emergió después de la Gran Explosión. Vale la pena mirar. Después de todo, extrañas galaxias y desordenadas estrellas son solamente el comienzo... de lo que se puede encontrar en el pasado.

Lentes Gravitacionales -- información básica, más un modelo interactivo de un lente gravitacional.

Telescopio Espacial Hubble -- Portal.

Derecha:  El Telescopio Keck en Mauna Kea, Hawaii, fué usado para capturar el espectro del distante cúmulo de estrellas.

Más telescopios: Telescopio Espacial de Nueva generación (Next Generation Space Telescope); Sonda de Anisotropía en Microondas (Microwave Anisotropy Probe); Explorador del Fondo Cósmico (Cosmic Background Explorer).

Equipo Internacional Usa Poderosa Lente Cósmica Para Encontrar un Bloque Galáctico de Construcción en el Temprano Universo -- una conferencia de prensa de Caltech.

Buscando la Primera Luz en el Temprano Universo -- por Richard Ellis de Caltech.

Fuegos Pirotécnicos Estelares -- las primeras estrellas pudieron haberse formado en un torrente de "fuegos pirotécnicos" -- de STScI.

A Través de la Lente de Aumento -- Artículo de Science@NASA: El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha descubierto anillos exóticos, arcos y cruces que son ilusiones ópticas producidas por gigantescas lentes gravitacionales en el espacio profundo.

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