¿Dónde demonios está Earendel?

En la tarde (en España) del pasado miércoles 30 de marzo, la NASA -a través de los datos obtenidos por el telescopio Espacial Hubble (HST)- ha hecho público el estudio [1] en el cual se da a conocer la primera observación de una estrella que podría ser de población III, esto es, la primera generación estelar tras el Big Bang. Esta estrella ha sido denominada Earandel, nombre vinculado al «universo» del escritor J.R Tolkien, que parece ser se basó en leyendas medievales o incluso muy anteriores, vinculadas a menciones a algún astro brillante en el cielo.

La detección ha sido posible gracias a una lente gravitacional, una especial alineación con la misma, y lógicamente al brillo que sustentó esta estrella. Y digo que «sustentó» porque según el comunicado, su luz partió de ella hace 12900 millones de años.

Esta posible primera detección de este ansiado y buscado tipo de estrellas -las primeras que brillaron tras el Big Bang- abre la posibilidad por fin de empezar a analizar este tipo de objetos con el telescopio espacial James Webb, (JWST), que empezará a trabajar este verano. El James Webb, con un diámetro casi tres veces superior al del Hubble, será capaz de analizar con mayor resolución este tipo de objetos y aportarnos información sobre si son las tan ansiadas estrellas de primera generación con una composición similar al universo primigenio, ya que su luz partió de ella cuando el universo solo contaba con unos 1000 millones de años.

Rápidamente muchos medios de comunicación han interpretado que el tiempo que la luz ha tardado en llegarnos es también la distancia en años luz a la que se encuentra -o mejor se encontraba- este objeto.

Si consideremos que la velocidad de la luz es constante, lógicamente vemos una estrella que se encuentra a 1 año luz de distancia exactamente como era hace un año, que es lo que ha tardado la luz en llegarnos. Es la propia definición de esta medida de distancia que es el año luz. Podemos decir que, a escalas cercanas o galácticas, el tiempo que tarda la luz es exactamente la distancia a la que se encuentra el objeto que lo emite, si utilizamos este patrón.

Pero a escala cosmológica la cosa se complica y no funciona así, y no porque la velocidad de la luz no sea una constante ahora y también en el pasado -ya que mirar lejos en el espacio es por tanto mirar atrás en el tiempo-, sino porque el universo se expande desde su inicio y además la velocidad de expansión del universo no es una constante a lo largo del tiempo.

De hecho, el modelo del Big Bang aceptado actualmente, contempla una muy breve época inicial llamada «la gran inflación», en el que el tamaño del universo se agrandó de forma brutal (exponencial diría yo) que resuelve algunos aspectos complejos de la cosmología moderna. Actualmente sabemos que la expansión del universo es acelerada.

Así, el universo que se originó hace unos 14000 millones de años no tiene un radio de 7000 millones de años luz, si no mucho más, unos 45000 millones de años luz de radio. Me anticipo: NO preguntéis que hay más allá de esa distancia, la luz aún no ha tenido tiempo de llegarnos pues el universo es finito en el tiempo (14000 millones de años) y la luz finita en su velocidad.

De hecho, cuando la luz fue emitida por esta estrella, el universo era lógicamente mucho más pequeño (solo llevaba unos 1000 millones de años existiendo), y nuestro supuesto punto en el universo estaba «solo» a unos 4000 millones de años luz de distancia de Earandel. Pero antes que te líes con estas cosas, vamos a aclarar algo.

Para evitar confusiones, en distancias cosmológicas, se utiliza el término de distancias comóviles, o más sencillamente el término adimensional corrimiento al rojo o «redshift» (z), en cuya definición no voy a entrar en detalle para no liarte más, pero que tiene que ver con lo lejos que está la luz que observamos en función de lo cambiada que están las longitudes de onda de esa luz que analizamos al descomponerla en su espectro (y que siempre están desplazadas hacía la zona roja del espectro electromagnético debida a la expansión del universo).

Earendel en concreto tiene un redshif de z= 6,2, lo que la situará a una distancia aproximada de unos 8800 Mpc, o lo que es lo mismo, unos 28000 millones de años luz. Puede resultar paradójico el pensar que mientras que la luz de la estrella ha estado recorriendo temporalmente 12900 millones de años, su distancia de detección actual sea en realidad a la distancia de unos 28000 millones de años luz. Pero es lo que tiene que el universo se expanda y tanto más rápidamente cuanto más lejos miramos, según nuestro modelo actual [2]

Nadie dijo que la cosmología fuera sencilla, explicarla de forma que no parezca compleja es un reto, comprenderla un triunfo, pero al contrario de lo que decía el gran Richard Feynman sobre la mecánica cuántica «si crees que entiendes la mecánica cuántica es que no la entiendes», la cosmología es mucho más gratificante y familiar en sus observaciones.

Creedme que, el modelo cosmológico actual que tenemos (∆CDM), con unos determinados valores para unas determinadas constantes (como la de Hubble, H₀), es el que mejor se ajusta para todo lo que llevamos observando desde que aprendimos que las nebulosas espirales eran otras galaxias y que el universo se expandía, cosa que por cierto descubrió E. Hubble hace un siglo (el señor de la foto superior, que quizás te sonríe).

Espero que os guste y os anime a profundizar en una disciplina apasionante.

Gracias por leerme y si os gusta, os animo a seguir el blog.

Referencias:

[1] https://www.nature.com/articles/s41586-022-04449-y

El comunicado de NASA aquí: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/record-broken-hubble-spots-farthest-star-ever-seen

[2] https://www.astro.ucla.edu/~wright/Dltt_is_Dumb.html

Y de regalo para los más interesados e interesadas, algo que os encantará y nunca más os volverán a liar cuando os den un valor de z:

Paper-and-pencil cosmological calculator: https://arxiv.org/pdf/1303.5961v1.pdf

Actualización agosto 2022:

El flamante nuevo telescopio espacial James Webb (JWST) observa Earendel y aparentemente se confirma su naturaleza estelar.

Referencia: https://arxiv.org/abs/2208.09007