El universo primitivo estaba repleto de estrellas 10.000 veces el tamaño de nuestro sol, sugiere un nuevo estudio.
Las primeras estrellas del cosmos pueden haber alcanzado más de 10.000 veces la masa de el solunas 1.000 veces más grande que las estrellas más grandes vivas en la actualidad, encuentra un nuevo estudio.
Hoy, las estrellas más grandes tienen 100 masas solares. Pero el universo primitivo era un lugar mucho más exótico, lleno de estrellas megagigantes que vivían rápido y morían muy, muy jóvenes, encontraron los investigadores.
Y una vez que estos gigantes condenados murieron, las condiciones nunca fueron las adecuadas para que se formaran nuevamente.
La Edad Oscura Cósmica
Hace más de 13 mil millones de años, no mucho después de la Big Bang, el universo no tenía estrellas. No había nada más que una sopa caliente de gas neutro, compuesta casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Sin embargo, durante cientos de millones de años, este gas neutro comenzó a acumularse en bolas de materia cada vez más densas. Este período se conoce como la Edad Oscura cósmica.
En el universo moderno, densas bolas de materia colapsan rápidamente para formar estrellas. Pero eso se debe a que el universo moderno tiene algo de lo que carecía el universo primitivo: muchos elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Estos elementos son muy eficientes en la radiación de energía. Esto permite que los cúmulos densos se encojan muy rápidamente, colapsando a densidades lo suficientemente altas como para desencadenar Fusión nuclear – el proceso que alimenta las estrellas al combinar elementos más ligeros en otros más pesados.
Pero la única forma de obtener elementos más pesados en primer lugar es a través del mismo proceso de fusión nuclear. Múltiples generaciones de estrellas que se forman, fusionan y mueren han enriquecido el cosmos hasta su estado actual.
Sin la capacidad de liberar calor rápidamente, la primera generación de estrellas tuvo que formarse en condiciones muy diferentes y mucho más difíciles.
frentes fríos
Para comprender el rompecabezas de estas primeras estrellas, un equipo de astrofísicos recurrió a sofisticadas simulaciones por computadora de la edad oscura para comprender lo que estaba sucediendo en ese momento. Informaron sus hallazgos en enero en un artículo publicado en la base de datos de preimpresión arXiv y enviado para revisión por pares a los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
El nuevo trabajo tiene todos los ingredientes cosmológicos habituales: materia oscura para ayudar a las galaxias a crecer, gas neutro que evoluciona y se agrupa, y radiación que puede enfriar y, a veces, recalentar el gas. Pero su trabajo incluye algo de lo que otros carecen: frentes fríos, flujos rápidos de materia enfriada, que chocan con estructuras ya formadas.
Los investigadores encontraron que una compleja red de interacciones precedió a la formación de la primera estrella. El gas neutro comenzó a acumularse y agruparse. El hidrógeno y el helio liberaron algo de calor, lo que permitió que grupos de gas neutro alcanzaran lentamente densidades más altas.
Pero los grumos de alta densidad se calentaron mucho, produciendo radiación que descompuso el gas neutro y evitó que se dividiera en muchos grumos más pequeños. Esto significa que las estrellas formadas a partir de estos cúmulos pueden crecer increíblemente.
estrellas supermasivas
Estas interacciones de ida y vuelta entre la radiación y el gas neutro dieron lugar a grandes depósitos de gas neutro, el comienzo de las primeras galaxias. El gas en las profundidades de estas protogalaxias formó discos de acreción que giran rápidamente: anillos de materia que fluyen rápidamente y se forman alrededor de objetos masivos, incluidos agujeros negros en el universo moderno.
Mientras tanto, en los bordes exteriores de las protogalaxias, llovieron frentes de gas frío. Los frentes más fríos y masivos penetraron en las protogalaxias hasta el disco de acreción.
Estos frentes fríos chocaron con los discos, aumentando rápidamente tanto su masa como su densidad hasta un límite crítico, lo que permitió la aparición de las primeras estrellas.
Estas primeras estrellas no eran simplemente fábricas de fusión normales. Eran grumos gigantes de gas neutro que encendían sus núcleos de fusión todos a la vez, omitiendo la etapa en la que se descomponen en pedazos diminutos. La masa estelar resultante fue enorme.
Estas primeras estrellas habrían sido increíblemente brillantes y habrían vivido vidas extremadamente cortas, menos de un millón de años. (Las estrellas en el universo moderno pueden vivir miles de millones de años). Después de eso, habrían muerto en furiosas ráfagas de explosiones de supernova.
Estas explosiones se habrían llevado los productos de las reacciones de fusión interna, elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, que luego sembraron la siguiente ronda de formación estelar. Pero ahora contaminados por elementos más pesados, el proceso no podría repetirse, y esos monstruos nunca más aparecerían en la escena cósmica.
