El Cúmulo Galáctico de Abell 2744, distante de nosotros en 3.5 billones de años luz y que contiene más de 400 galaxias. La gravedad combinada de todas las galaxias hace que el cúmulo funcione como una lente a través de la cual los científicos esperan ver la formación de las primeras estrellas.
Alrededor de 200-400 millones de años después del Big Bang, aparecieron las primeras estrellas. Debido a su lejanía, siguen siendo inaccesibles para el observador de la Tierra, pero las cosas pueden cambiar en 2020 después del lanzamiento del telescopio espacial de la NASA, James Webb.
Las primeras estrellas son importantes para los investigadores, ya que pueden contar con información valiosa sobre las propiedades del Universo primitivo. Sería posible entender si las estrellas binarias eran comunes o solo simples. Y también, cuántos elementos químicos pesados fueron creados por la primera generación y cómo se formaron.
Lente de aumento de gravedad
El primer paso se basa en la sensibilidad infrarroja del telescopio James Webb. Las primeras estrellas eran grandes, calientes y emitían rayos UV. Pero están tan lejos que la resolución universal ha cambiado su pico de UV a longitudes de onda IR mucho más largas.
El segundo paso es usar la gravedad combinada del cúmulo galáctico intermedio como una lente que enfocará y aumentará la luz de las estrellas de la primera generación. Las lentes gravitacionales típicas pueden aumentar la luz de 10 a 20 veces, pero esto no es suficiente. Para Webb, el aumento debería ser más de 10,000 veces. Para lograr tal aumento, los cúmulos requerirán tránsitos, alineaciones especiales, donde la luz de las estrellas aumenta significativamente durante varias semanas mientras el cúmulo galáctico se desplaza entre la Tierra y la estrella.
Buena suerte
¿Qué tan probable es esta alineación? Los astrónomos dicen que las posibilidades son muy pequeñas. Además, cada cáustico es asimétrico, lo que conduce a un fuerte aumento si la estrella se acerca por un lado, pero es mucho más vago que el otro. Es decir, dependiendo del lado, la estrella será más brillante durante varias horas o meses. Después de la cima del brillo, desaparecerá de nuevo.
El atributo clave de las primeras estrellas es que se formaron a partir de una mezcla de hidrógeno y helio del Universo primitivo sin elementos químicos pesados, como el carbono, el oxígeno, el hierro y el oro.
Los científicos muestran estrellas por temperatura y brillo en el diagrama. La mayoría están a lo largo de la secuencia principal. El sol (abajo, a la derecha) tiene una esperanza de vida de 6.400 millones de años. La primera generación es al rojo vivo y crece hasta convertirse en una explosión de supernova en unos pocos millones de años.
El disco de acreción alrededor de los agujeros negros primarios formados después del Big Bang puede convertirse en otro objeto visto. Los agujeros negros serían el resultado evolutivo final de las primeras estrellas masivas. Si las estrellas estuvieran en un sistema binario, entonces uno se convertiría en un agujero negro, alimentado por el gas del satélite y formaría un disco plano. Un disco de acreción mostrará un espectro diferente al de la primera estrella, ya que pasa a través de la cáustica, creando un brillo mejorado en longitudes de onda más cortas desde la parte más caliente y más interna del disco.
Los científicos ya han elegido varios objetivos potenciales, entre los que se encuentra el cúmulo galáctico El Gordo. El equipo espera buena suerte y una larga búsqueda (todo el tiempo, el funcionamiento de James Webb).
fuera de Webb
El Telescopio Espacial James Webb será un verdadero milagro técnico, pero no durará para siempre. Por ejemplo, Hubble ha estado en órbita desde 1990 y ha sido atendido por astronautas 5 veces. Se planea que Webb se ubique a una distancia de 1.5 millones de kilómetros de la Tierra, y el término de trabajo se calcula inicialmente para 5-10 años (puede alcanzar hasta 15). Sin embargo, no se proporciona mantenimiento.
Por lo tanto, se planea crear un nuevo telescopio en la parte alta y seca del Observatorio Las Campanas (Chile). Este lugar es ideal para la vigilancia IR. En 2026, el GMT (Telescopio de Magallanes Gigante) tendrá una superficie de captación de luz de 24,5 metros, creada a partir de 7 espejos individuales. En un período determinado, estos telescopios trabajarán juntos, por lo que los científicos planean aprovechar al máximo todas las oportunidades para encontrar las primeras estrellas.
