El sorprendente hallazgo astronómico gracias al telescopio espacial James Webb: “Esta sería la primera detección de estas estrellas primordiales”
Un nuevo estudio sostiene que LAP1-B es el primer objeto que coincide por completo con las predicciones teóricas sobre las estrellas de Población III
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Telescopio James Webb
El telescopio espacial James Webb (JWST) podría haber identificado, por primera vez, una evidencia sólida de la existencia de las primeras estrellas del universo, conocidas como estrellas de Población III. El nuevo candidato se llama LAP1-B y se encuentra a un desplazamiento al rojo de 6,6: un valor que indica cuán estirada llega la luz por la expansión del universo. Cuanto mayor es este número, más atrás en el tiempo estamos mirando. En este caso, la luz ha viajado unos 13.000 millones de años, de modo que observamos LAP1-B tal y como era cuando el cosmos tenía solo 800 millones de años tras el Big Bang.
La fuente fue identificada originalmente por el equipo de Ken Nakajima, pero ha sido reinterpretada por un equipo de astrónomos, Eli Visbal y Ryan Hazlet, de la Universidad de Toledo (Estados Unidos), y Greg L. Bryan, de la Universidad de Columbia (Estados Unidos). Sus resultados han sido publicados en 2025 en The Astrophysical Journal Letters, en un artículo en el que sostienen que LAP1-B cumple por primera vez las tres predicciones clave que llevan décadas guiando la búsqueda de estas estrellas primordiales. “Sí, en efecto, las estrellas de LAP1-B son de Población III, esta sería la primera detección de estas estrellas primordiales”, destacaba Visbal sobre la importancia del hallazgo en declaraciones para Space.com.
Qué es la Población III y por qué es tan especial
Desde mediados del siglo XX, los astrónomos clasifican las estrellas según su contenido en elementos pesados; lo que en astrofísica se llama metalicidad.
- La Población I incluye estrellas jóvenes y ricas en metales, como el Sol.
- La Población II agrupa estrellas más antiguas y pobres en esos elementos.
La Población III sería el paso previo: las primeras estrellas que existieron. Se formaron a partir de un universo recién nacido compuesto casi exclusivamente por hidrógeno y helio, antes de que las primeras supernovas produjeran elementos más pesados. Son las que iniciaron la cadena cósmica que llevó, mucho más tarde, a la formación de galaxias, planetas y, en última instancia, vida.
Detectarlas es extremadamente difícil. Son lejanas, efímeras, y su luz es débil. Por eso nunca se había encontrado un candidato que encajara completamente con lo predicho por los modelos teóricos. El estudio de Visbal et al. Sostiene que esto cambia con LAP1-B.
El truco de la lente gravitacional: un “zoom” natural de cien veces
Ver un cúmulo de estrellas diminuto y lejano en el universo temprano es casi imposible incluso para el JWST. Pero en este caso, la naturaleza ha proporcionado una ayuda crucial: la lente gravitacional.
Entre nosotros y LAP1-B se encuentra el cúmulo de galaxias MACS J0416. Su enorme gravedad curva el espacio y actúa como una lupa cósmica, amplificando la luz de objetos lejanos situados detrás. En este caso, esa amplificación es de aproximadamente un factor cien, lo que permite que el JWST detecte y analice la señal. “Para descubrir estrellas de Población III, necesitábamos la sensibilidad del JWST, así como la magnificación de 100 veces producida por la lente gravitacional de un cúmulo de galaxias situado entre nosotros y LAP1-B”, explicó Visbal en el mismo medio anteriormente citado.
El truco de la lente gravitacional: un “zoom” natural de cien veces
El equipo de astrónomos parte de tres predicciones teóricas fundamentales sobre la Población III:
- Entornos extremadamente primitivos. Estas estrellas debieron nacer en mini-halos muy tempranos, pequeñas “protocúmulos” de materia oscura con apenas metalicidad. Son los primeros lugares del universo donde el gas pudo enfriarse lo suficiente como para formar estrellas.
- Estrellas gigantes y muy energéticas. Los modelos indican que la Población III no formó estrellas pequeñas como el Sol, sino estrellas gigantes, decenas o incluso centenas de veces más masivas. La mayor parte de la radiación procede de unas pocas estrellas muy grandes.
- Cúmulos pequeños, de corta duración. Como estas estrellas masivas mueren rápido y enriquecen el entorno con metales, los cúmulos de Población III no pueden crecer mucho. Se espera que tengan solo unos pocos miles de masas solares antes de dejar de producir estrellas primitivas. El artículo defiende que LAP1-B cumple las tres condiciones simultáneamente.
Qué contiene realmente LAP1-B
La clave del análisis está en el flujo de la línea H-alfa, una señal emitida por el gas caliente e ionizado por estrellas muy energéticas. A partir de la intensidad observada, corregida por el aumento debido a la lente gravitacional, los autores calculan que la luminosidad puede explicarse con aproximadamente unas 38 estrellas de 40 masas solares cada una.
En conjunto, suma en torno a 1.000 masas solares en estrellas activas. Esto es exactamente lo que predicen los modelos para un cúmulo recién formado de Población III. Los ratios de líneas observados por Nakajima también concidieron con un grupo de estrellas muy masivas y prácticamente sin metales.
El gas, la materia oscura y el oxígeno: piezas que encajan
Las simulaciones utilizadas por el equipo muestran que un cúmulo de este tipo debería estar alojado en un halo de materia oscura de decenas de millones de masas solares, con un depósito de gas de entre 100.000 y 200.000 masas solares en la región central. Estas cantidades coinciden con las estimaciones de Nakajima.
LAP1-B también muestra cierta cantidad de oxígeno en el gas, un elemento que no existía al inicio del universo. Los cálculos indican que una sola supernova de una estrella de 40 masas solares podría generar la cantidad observada, lo que refuerza la idea de un cúmulo muy joven cuyas primeras estrellas masivas ya han comenzado a morir.
¿Era probable encontrar un objeto así? El modelo dice que sí
Los expertos usaron un modelo teórico basado en simulaciones para calcular cuántos cúmulos de Población III deberían detectarse detrás de MACS J0416. El resultado es claro: se esperaba encontrar aproximadamente un objeto como LAP1-B en la zona donde la amplificación supera un factor 30 y dentro del rango de desplazamiento al rojo entre 6 y 7. Exactamente el rango en el que aparece este candidato.
Un antes y un después en la búsqueda de las primeras estrellas
El estudio concluye que LAP1-B es el primer candidato que cumple simultáneamente todos los requisitos para ser un cúmulo auténtico de Población III. Otros objetos propuestos con anterioridad necesitaban masas totales demasiado elevadas o no coincidían con las predicciones teóricas.
Según los autores, este podría ser solo el comienzo: con observaciones más profundas, el James Webb podría abrir una nueva ventana hacia muchas más fuentes de Población III situadas todavía más lejos, quizá más allá de un desplazamiento al rojo de 10.