El equipo internacional de científicos que opera el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA encontraron la estrella más distante jamás descubierta, llamada Lensed Star 1 (LS1) cuya luz se emitió cuando el Universo tenía solo un 30 por ciento de su edad actual, unos 4.400 millones de años después del Big Bang.
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El descubrimiento de esta estrella azul caliente proporciona una nueva percepción de la formación y evolución de las estrellas en el Universo temprano, los constituyentes de los cúmulos de galaxias y también la naturaleza de la materia oscura.
El equipo internacional, dirigido por Patrick Kelly (Universidad de Minnesota, EE. UU.), José Diego (Instituto de Física de Cantabria, España) y Steven Rodney (Universidad de Carolina del Sur, EE. UU.), descubrieron la estrella distante en el cúmulo de galaxias MACS J1149-2223 en abril de 2016, periodo en que usaron la lente cósmica para detectar y seguir la última aparición de la explosión de supernova gravitacionalmente apodada apodada «Refsdal» , cuando una fuente puntual inesperada se iluminó en la misma galaxia que albergaba la supernova.
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«Al igual que la explosión de la supernova Refsdal, la luz de esta estrella distante se magnificó, haciéndola visible para el Hubble», dice Patrick Kelly. «Esta estrella está al menos 100 veces más lejos que la siguiente estrella individual que podemos estudiar, excepto las explosiones de supernova».
La detección de la estrella a través del Hubble solo fue posible porque la luz de la estrella se amplió 2000 veces.
«La estrella se volvió lo suficientemente brillante como para ser visible para el Hubble gracias a un proceso llamado lente gravitacional», explicó José Diego. La luz de LS1 se magnificó no solo por la enorme masa total del cúmulo de galaxias, sino también por otro objeto compacto de aproximadamente tres veces la masa del Sol dentro del cúmulo de galaxias; un efecto conocido como microlente gravitacional.
«El descubrimiento de LS1 nos permite reunir nuevos conocimientos sobre los componentes del cúmulo de galaxias. Sabemos que la microlente fue causada por una estrella, una estrella de neutrones o un agujero negro de masa estelar «, explicó Steven Rodney. Por lo tanto, LS1 permite a los astrónomos estudiar estrellas de neutrones y agujeros negros, que de otro modo serían invisibles y pueden calcular cuántos de estos objetos oscuros existen dentro de este cúmulo de galaxias.
Como los cúmulos de galaxias se encuentran entre las estructuras más grandes y masivas del Universo, conocer sus componentes también aumenta nuestro conocimiento sobre la composición del Universo en general.
«Si la materia oscura está formada al menos parcialmente por agujeros negros comparativamente de baja masa, como se propuso recientemente, deberíamos poder ver esto en la curva de luz de LS1. Nuestras observaciones no favorecen la posibilidad de que una gran fracción de materia oscura esté formada por estos agujeros negros primordiales con aproximadamente 30 veces la masa del Sol » , destacó Kelly.
Después del descubrimiento, los investigadores usaron Hubble nuevamente para medir un espectro de LS1. Según su análisis, los astrónomos creen que LS1 es una estrella supergigante de tipo B. Estas estrellas son extremadamente luminosas y de color azul, con una temperatura superficial entre 11 000 y 14 000 grados Celsius; haciéndolos más del doble de calientes que el sol.
Pero este no fue el final de la historia. Las observaciones realizadas en octubre de 2016 de repente mostraron una segunda imagen de la estrella. «Realmente nos sorprendió no haber visto esta segunda imagen en observaciones anteriores, ya que también se puede ver dos veces la galaxia en la que se encuentra la estrella», comenta Diego. «Suponemos que la luz de la segunda imagen ha sido desviada por otro objeto en movimiento durante mucho tiempo, básicamente ocultándonos la imagen. Y solo cuando el objeto masivo se movió fuera de la línea de visión, la segunda imagen de la estrella se hizo visible. » Esta segunda imagen y el objeto de bloqueo agregan otra pieza del rompecabezas para revelar la composición de los cúmulos de galaxias.