Las observaciones recientes de JADES-GS-z11-0, una galaxia lejana, han revelado niveles sorprendentes de oxígeno. Este descubrimiento ha sido posible gracias al telescopio espacial James Webb y al interferómetro ALMA, situado en Chile. Los investigadores han afinado la distancia de esta galaxia, estimándola ahora en 400 millones de años después del Big Bang.
La presencia de oxígeno en abundancia sugiere varios ciclos de vida estelar. Las estrellas masivas producen este elemento por fusión nuclear antes de expulsarlo al explotar, procesos que normalmente tardan miles de millones de años en enriquecer una galaxia. Aquí, todo ocurrió en un tiempo récord.
Simulación de estrellas de población III, 400 millones de años después del Big Bang.
Imagen Wikimedia
La formación de estrellas en JADES-GS-z11-0 es extremadamente activa, con seis masas solares creadas anualmente. Esta tasa supera ampliamente la de nuestra Vía Láctea. Tal productividad explica parcialmente la rápida acumulación de elementos pesados, ya que las condiciones son propicias para una evolución acelerada.
Este descubrimiento abre perspectivas sobre la aparición temprana de la vida. El oxígeno es esencial para muchas formas biológicas, al igual que el carbono o el silicio. Aunque es especulativo, esto implica que los ingredientes de la vida estaban disponibles muy pronto. Exoplanetas en tales galaxias podrían haber heredado estos elementos.
Los modelos cosmológicos deben integrar estos nuevos datos: la rapidez del enriquecimiento químico trastorna los escenarios estándar de formación galáctica. Están previstos estudios adicionales con ALMA y JWST para afinar estos resultados.
¿Cómo producen oxígeno las estrellas?
Las estrellas generan oxígeno por fusión nuclear en sus núcleos. Este proceso transforma el hidrógeno en elementos más pesados bajo el efecto de la gravedad y el calor. En las estrellas masivas, la fusión avanzada crea carbono, luego oxígeno, y finalmente elementos como neón o magnesio. La cantidad producida depende de la masa de la estrella y de su duración de vida.
Cuando estas estrellas mueren en supernovas, expulsan estos elementos al espacio. Este enriquecimiento permite que nuevas generaciones de estrellas y planetas se formen con materiales diversificados. Sin este ciclo, el Universo carecería de elementos esenciales para la vida. El oxígeno detectado en JADES-GS-z11-0 atestigua varios de estos ciclos en poco tiempo.
¿Por qué era tan activo el Universo joven?
El Universo primordial era más denso y caliente, favoreciendo una formación estelar rápida. Las primeras galaxias contenían mucho gas no contaminado por elementos pesados. Esta pureza inicial permitía que las estrellas se formasen eficazmente, sin obstáculos. Las interacciones gravitacionales también eran más intensas, acelerando las colisiones y fusiones galácticas.
Además, la ausencia de elementos pesados significaba que las estrellas podían ser muy masivas y vivir brevemente, enriqueciendo rápidamente su entorno. Esto contrasta con el Universo actual, más tranquilo y evolucionado.
Estas condiciones extremas explican por qué galaxias como JADES-GS-z11-0 pudieron alcanzar una madurez química tan rápidamente, contradiciendo las predicciones de los modelos actuales.
Fuente: Open Journal of Astrophysics