La estrella más vieja de la Vía Láctea es testigo vivo del Big Bang

En los confines de la Vía Láctea hay una pequeña estrella que guarda uno de los secretos mejor guardados de la ciencia: la química del universo primigenio. La estrella, de nombre impronunciable, es la más anciana de nuestra galaxia. Pero no es en lo único que destaca. El pequeño astro luminoso se conserva, además, en perfecto estado, como si los miles de millones de años que han transcurrido desde su formación jamás hubieran pasado por él, y es el primero de su tipo con una estrella gemela, formando ambas el primer sistema binario de dos estrellas antiguas.

Los científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) conocen a SMSS1605-1443 desde hace tiempo. En 2018, junto a un equipo internacional, realizaron las primeras observaciones de la estrella y en ellas que pudieron corroborar, atendiendo a su composición química, que era una de las más antiguas de la galaxia. "Las estrellas, en su evolución natural, suelen cambiar su contenido en metales, aumentando su hierro en detrimento del carbono", explica David Aguado, autor principal del trabajo e investigador de la Universidad de Florencia. Lo habitual es que el contenido en metales tan solo represente un 1% de la composición estelar, que en su interior guardan un 99% de helio e hidrógeno que queman para brillar y seguir vivas. El contenido en hierro de esta estrella primigenia estaba muy cercano al 0%.

La estrella apenas ha cambiado su composición química desde que nació

Aquel hallazgo embarcó a un grupo de científicos de España, Italia, Francia, Portugal y Suiza a estudiar más a fondo distintos aspectos de la interesante estrella cuyos resultados se han publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics (A&A). Para llevar a cabo este proyecto han hecho uso de un instrumento que, en realidad, está diseñado para caracterizar planetas y no estrellas. Sin embargo, la alta resolución del espectógrafo Espresso, que se encuentra en el Very Large Telescope (más conocido como VLT), les ha permitido ver la composición química de SMSS1605-1443 y calcular la velocidad con la que se acerca y se aleja de la Tierra, un parámetro conocido como velocidad radial.

Los científicos estudiaron dos isótopos (carbono-13 y carbono-12) cuya proporción permite saber exactamente en qué estado evolutivo se encuentra la estrella. "Sabíamos que era una estrella antigua, pero con este hallazgo podemos decir que es una de las primeras que se formaron en nuestra galaxia", insiste Aguado. En su desarrollo vital, una estrella suele atravesar varias fases de crecimiento. Cuando nace, es más común que guarde en su atmósfera grandes cantidades de carbono-12. A medida que se desarrolla y evoluciona, el isótopo va disminuyendo y dejando paso al carbono-13.

En la atmósfera de SMSS1605-1443, sin embargo, no hay apenas rastro de carbono-13. "Es como tener una muestra intacta de cómo era el medio en el que se formó esta estrella hace más de diez mil millones de años", revela el investigador del IAC Jonay González Hernández, coautor de este trabajo. "Eso significa que la estrella se conserva casi como al principio de sus días", resalta, por su parte, Aguado. "Su contenido es tan puro que si diseccionáramos la estrella podríamos conocer cómo era el ambiente en los primeros miles de años de vida del universo tras el estallido del Big Bang", insiste el investigador. La estrella por tanto, "no solo es vieja, sino que también está poco evolucionada".

Pero, ¿cómo puede una estrella tan vieja sobrevivir intacta a miles de millones de años? La respuesta está en su tamaño. "Todas las estrellas evolucionan pero la velocidad a la que lo hacen lo define su tamaño", explica Aguado. No en vano, las estrellas 100 veces más grandes que el Sol apenas suelen vivir unos 100 millones de años. Una vida muy corta si se compara con la del Sol, que puede vivir hasta 10.000 años, pero irrisoria si se compara con aquellos astros con solo el 80% de la masa del Sol. Estas últimas, según el investigador, pueden vivir "más incluso que la edad del universo".

Los cálculos demuestran que la estrella forma parte de un sistema binario

Pero su estado prístino no fue lo único que llamó la atención de los investigadores. "Pensábamos que las estrellas tan pobres en metales, y por tanto, de mayor edad, no podían formar sistemas binarios", asegura Aguado. Por esta razón, los resultados que obtuvieron al calcular de la velocidad radial en esta estrella fueron totalmente inesperados. "Un cambio en la velocidad radial de una estrella revela que tiene una acompañante", explica el investigador que remarca: "esta lo tenía". Este hallazgo corrobora que SMSS1605-1443 tiene una hermana gemela que, sin embargo, permanece a la sombra. "Potencialmente es una estrella vieja, pero ahora mismo con los telescopios que tenemos no la podemos ver", explica Aguado. Como indica el investigador, la distancia a la que se encuentra el sistema binario complica su observación. "Ahora mismo solo vemos un punto, somos incapaces de resolver la otra estrella", argumenta.

"Este descubrimiento debe de entenderse en el contexto de un proyecto que se inició hace una década", relata Carlos Allende, investigador del IAC y coautor del trabajo. "Hemos estudiado en detalle todas las estrellas que se conocen de esta rara clase hasta dar con este maravilloso hallazgo, que nos ayuda a comprender mejor la evolución química del universo", relata. Para el director del Instituto de Astrofísica de Canarias, Rafael Rebolo, el uso que se ha dado al espectógrafo Espresso durante esta investigación demuestra que es "uno de los mejores y más modernos instrumentos para estudiar la formación de las primeras estrellas".

Pese a la publicación de resultados, esta estrella aún tiene mucho que decir. "Ya sabemos que la velocidad radial cambia, pero no sabemos cuánto", revela Aguado. Si obtuvieran esta información, podrían conocer con mayor precisión la masa, no solo de esta estrella sino también de su acompañante. "Para ello necesitaremos al menos 15 20 años de observación", adelanta el investigador. El otro reto que se presenta es conocer aún con mayor precisión la composición química de la estructura estelar. "Al estar tan lejos hay elementos que no se pueden ver con los telescopios actuales", indica el investigador que confía en que en pocos años -con la construcción de la nueva generación de grandes telescopios- esté más cerca de conseguirse.