Webb confirma un modelo de galaxia de larga data

Quizás la mayor herramienta que tienen los astrónomos es la capacidad de mirar hacia atrás en el tiempo. Como la luz de las estrellas tarda en llegar hasta nosotros, los astrónomos pueden observar la historia del cosmos captando la luz de galaxias distantes.

Por eso son tan útiles los observatorios como el telescopio espacial James Webb (JWST). Con él, podemos estudiar en detalle cómo se formaron y evolucionaron las galaxias. Ahora estamos en el punto en que nuestras observaciones nos permiten confirmar modelos galácticos de larga data, como demuestra un estudio reciente.

Este modelo en particular se refiere a cómo las galaxias se enriquecen químicamente. En el universo primitivo, había principalmente hidrógeno y helio, por lo que las primeras estrellas eran criaturas masivas sin planetas. Murieron rápidamente y arrojaron elementos más pesados, a partir de los cuales se pudieron formar estrellas y planetas más complejos.

Cada generación agrega más elementos a la mezcla. Pero, a medida que una galaxia nutre una colección de estrellas, desde supergigantes azules hasta enanas rojas, ¿qué estrellas desempeñan el papel más importante en el enriquecimiento químico?

Un modelo sostiene que son las estrellas más masivas. Esto tiene sentido porque las estrellas gigantes explotan como supernovas cuando mueren. Arrojan sus capas externas enriquecidas a las profundidades del espacio, lo que permite que el material se mezcle dentro de grandes nubes moleculares a partir de las cuales se pueden formar nuevas estrellas. Pero hace unos 20 años, otro modelo sostuvo que las estrellas más pequeñas y más parecidas al Sol desempeñaban un papel más importante.

Las estrellas como el Sol no mueren en explosiones poderosas. Dentro de miles de millones de años, el Sol se hinchará hasta convertirse en una estrella gigante roja. En un intento desesperado por seguir ardiendo, el núcleo de una estrella similar al Sol se calienta significativamente para fusionar helio, y sus capas externas difusas se hinchan.

En el diagrama de Hertzsprung-Russell, se las conoce como estrellas de la rama gigante asintótica (AGB). Si bien cada estrella AGB puede arrojar menos material al espacio interestelar, son mucho más comunes que las estrellas gigantes. Por lo tanto, sostiene el modelo, las estrellas AGB desempeñan un papel más importante en el enriquecimiento de las galaxias.

Ambos modelos tienen sus puntos fuertes, pero probar el modelo AGB frente al modelo de estrella gigante resultaría difícil. Es fácil observar supernovas en galaxias a miles de millones de años luz de distancia. No tanto con estrellas AGB. Gracias al JWST, ahora podemos probar el modelo AGB.

Utilizando el JWST, el estudio, publicado en Nature Astronomy, examinó los espectros de tres galaxias jóvenes. Como la cámara NIRSpec del Webb puede capturar espectros infrarrojos de alta resolución, el equipo pudo ver no solo la presencia de ciertos elementos, sino también su abundancia relativa.

Encontraron una fuerte presencia de bandas de carbono y oxígeno, lo cual es común en los remanentes AGB, pero también la presencia de elementos más raros como el vanadio y el circonio. En conjunto, esto apunta a un tipo de estrella AGB conocida como AGB de pulso térmico o TP-AGB.

Muchas estrellas gigantes rojas entran en una fase de pulso al final de sus vidas. El núcleo caliente hace que las capas externas se hinchen, las cosas se enfrían un poco y la gravedad comprime un poco la estrella, lo que calienta el núcleo y todo el proceso comienza de nuevo. Este estudio indica que las TP-AGB son particularmente eficientes para enriquecer galaxias, lo que confirma el modelo de hace 20 años.

Con información de Nature