Un superordenador simula el nacimiento de las primeras estrellas

Un estudio ha obtenido avances sustanciales en la decodificación de la masa en cuerpos celestes

Ching-Yao Tang y Ke-Jung Chen, del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sínica (ASIAA), han creado las primeras simulaciones hidrodinámicas en 3D de alta resolución del mundo de nubes turbulentas de formación para las primeras estrellas, informa la ASIAA.

Sus resultados indican que la turbulencia supersónica fragmenta efectivamente las nubes de formación estelar en varios grupos, cada uno con núcleos densos que oscilan entre 22 y 175 masas solares, destinados a formar las primeras estrellas con masas de entre 8 y 58 masas solares, lo que concuerda bien con la observación.

Además, si la turbulencia es débil o no se resuelve en las simulaciones, los investigadores pueden reproducir resultados similares de simulaciones anteriores. Este resultado destaca en primer lugar la importancia de la turbulencia en la formación de las primeras estrellas y ofrece una vía prometedora para disminuir la escala de masa teórica de las primeras estrellas. Concilia con éxito la discrepancia de masa entre simulaciones y observaciones, proporcionando una base teórica sólida para la primera formación estelar.

Durante las primeras etapas del universo, después del Big Bang, solo existían hidrógeno y helio, y aún no habían surgido elementos cruciales para el sustento de la vida, como el carbono y el oxígeno. Aproximadamente 200 millones de años después, comenzaron a formarse las primeras estrellas, conocidas como estrellas de Población III (Pop III).

Estrellas pobres en metales

Estas estrellas iniciaron la producción de elementos más pesados mediante la quema nuclear en sus núcleos. Cuando llegaron al final de sus ciclos de vida, algunas se convirtieron en supernovas, creando poderosas explosiones que dispersaron elementos recién sintetizados en el universo primitivo, convirtiéndose en la base de la vida.

El tipo de supernova que se produce depende de la masa de la primera estrella en el momento de su desaparición, lo que da lugar a diferentes patrones de abundancia química. Las observaciones de estrellas extremadamente pobres en metales (EMP), formadas después de los primeros cuerpos celestes y sus supernovas, han resultado cruciales para estimar la masa típica de las primeras estrellas. Desde el punto de vista de la observación, la abundancia elemental de las EMP sugiere que las primeras estrellas tenían masas que oscilaban entre 12 y 60 masas solares.

Sin embargo, simulaciones cosmológicas anteriores propusieron una función de masa muy pesada y ampliamente distribuida para las primeras estrellas, que oscilaba entre 50 y 1.000 masas solares. Esta importante discrepancia masiva entre simulaciones y observaciones dejó perplejos a los astrofísicos durante más de una década.

La nueva investigación, que clarifica esta cuestión, ha sido publicada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.