John Ronald Reuel Tolkien, más conocido como J. R. R. Tolkien, compuso en el verano de 1914 “El viaje de Eärendel, la estrella vespertina”, durante su estancia  estival en la granja de su tía en Inglaterra. Hoy, más de 100 años después, una estrella recibe el mismo nombre.

Se trata Eärendel, «estrella de la mañana» según la mitología anglosajona, y se ha convertido en la estrella individual más lejana nunca vista hasta ahora, avistada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. Un equipo investigador, del Space Telescope Science Institute (STScI), liderado por Brian Welch, de la Johns Hopkins
University (Baltimore), y en el que participa el investigador del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC) José María Diego, ha confirmado que, según sus observaciones, Eärendel ha existido desde que el Universo tenía el 10% de su edad actual, a una distancia de 12.900 millones de años luz de la Tierra.

La estrella, que ya desapareció, nació en los primeros mil millones de años tras del nacimiento del universo, en el Big Bang (que ocurrió hace 13.800 millones de años). Y su hallazgo supone un gran salto atrás en el tiempo si se compara con el anterior récord de detección de una estrella individual, Ícaro, realizada por el telescopio Hubble
en 2018 que se encontraba a 9.000 millones de años luz de nuestro planeta. comunicación y divulgación

“Eärendel es la estrella más lejana que conocemos, aunque ya no existe. Es muy brillante pero explotó hace tiempo, no obstante aún vemos la luz que nos llega de ella, que se originó cuando el Universo tenía un 10% de su edad actual (mil millones de años). La hemos podido detectar gracias a que está magnificada por un cúmulo de galaxias, si no sería imposible verla”, explica José María Diego.

Eärendel, amplificada por lentes gravitacionales

A medida que el Universo se expande, la luz de los objetos lejanos se estira o «desplaza» a longitudes de onda más largas mientras se acercan a la Tierra. Hasta ahora, los objetos que se han visto a una distancia tan grande son cúmulos de estrellas incrustados dentro de las primeras galaxias. Sin embargo, en el caso de Eärendel, está tan lejos que su luz ha tardado 12.900 millones de años en llegar a la Tierra, donde los astrónomos la han recibido como si el universo tuviera tan solo el 10% de su edad actual, un salto comparativo muy importante desde el último hallazgo.

«Normalmente, a estas distancias, las galaxias se ven como pequeñas manchas, porque la luz de millones de estrellas se mezcla. La galaxia que alberga a Eärendel ha sido magnificada y distorsionada por lentes gravitacionales”, detalla. “Igual que un vidrio curvado deforma la imagen cuando miramos a través suyo, una lente gravitacional amplifica la luz de objetos muy lejanos y alineados detrás de un cúmulo de galaxias. Estas galaxias son las que desvían la luz de astros lejanos debido a que su enorme masa deforma el espacio-tiempo a su alrededor”, sostiene el científico del CSIC.

Un tamaño de 50 veces la masa del Sol

El equipo investigador responsable del hallazgo estima que Eärendel tendría, al menos, 50 veces la masa del Sol y que sería mucho más brillante que este, rivalizando así con las estrellas más masivas conocidas. “Estas estrellas primordiales (estrellas que se forman a partir de los elementos que se forjaron poco después del Big Bang: hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio), hasta ahora han eludido a los observadores, pero ahora podrían detectarse si se observan mediante lentes gravitacionales de gran aumento como en el caso de Eärendel”, comenta Welch.

Este descubrimiento supone la apertura a una nueva era de formaciones estelares muy tempranas, todavía inexplorada. “Estas estrellas son de primera generación y apenas sabíamos nada de ellas. A partir de ahora podremos estudiarlas en detalle con telescopios como el James Webb. De hecho, ya existe un programa de observación aprobado por la NASA y en el que participamos”, afirma Diego. “Estudiar a Eärendel será una ventana a una era del Universo con la que no estamos familiarizados, pero que condujo a todo lo que conocemos. Es como si hubiéramos
estado leyendo un libro interesante, pero comenzamos en el segundo capítulo y ahora tenemos la oportunidad de ver cómo comenzó todo”, completa Welch.

La gran aportación del James Webb

Los astrónomos esperan que en 2022 Eärendel pueda verse cada vez más ampliada con el Telescopio James Webb, liderado por la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA), y lanzado a finales de 2021.

“Las imágenes y los espectros de Webb nos permitirán confirmar que Eärendel es de hecho una estrella y acotar su edad, temperatura, masa y radio», explica el investigador del IFCA.

Por su parte, el investigador principal Brian Welch afirma que “combinar las observaciones de Hubble y Webb nos permitirá aprender también sobre las microlentes en el cúmulo de galaxias, que podrían incluir objetos exóticos como los agujeros negros primordiales”.

Además con el telescopio se podrá saber más sobre la composición de esta estrella, un tema de especial interés para los astrónomos porque se formó antes de que el Universo se llenara con los elementos pesados, producidos por varias generaciones de estrellas masivas. “Vamos a aprender muchas cosas: obtendremos el espectro, es decir, la huella digital de una estrella, nos dirá que edad tenía, hace cuánto que nació, cuánto tiempo de vida tenía cuando nos llegó su luz, su metalicidad, los elementos que la componen”, apunta Diego.

El Webb está diseñado y construido para ampliar las fronteras del conocimiento en muchas áreas de la astronomía como la investigación sobre el Sistema Solar, la formación de estrellas y planetas (incluidos los planetas fuera de nuestro Sistema Solar, exoplanetas), y sobre cómo se forman y evolucionan las galaxias, en formas nunca antes posibles. Para saber más sobre las actualizaciones de ESA/Webb.

El descubrimiento se ha realizado a partir de los datos recopilados durante el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) del Hubble y los resultados están publicados en la reconocida revista Nature.

EL IFCA

El Instituto de Física de Cantabria (IFCA) es un centro mixto que surge fruto del esfuerzo combinado de dos instituciones, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Cantabria (UC), orientado a la investigación en ciencias básicas: para comprender los componentes de la naturaleza, desde las partículas elementales (Física de Partículas) a las estructuras más grandes del Universo (Astronomía y Ciencia del Espacio), así como el complejo comportamiento colectivo de la materia (Física Estadística y No lineal).

Este instituto de investigación ha crecido de forma constante en todos sus aspectos, llegando a su tamaño actual de unas 100 personas, con unos 29 investigadores en plantilla. Se producen al año más de 200 publicaciones en las mejores revistas en el campo y posee activos cerca de 20 proyectos. La obtención de financiación externa es de alrededor de 2.0M/año, más del 80% del presupuesto total.

El IFCA ha realizado aportaciones relevantes al bosón de higgs, el panel de la ONU del cambio climático o el tratamiento de datos de forma masivo que aplicó en la gestión del COVID.