Una estrella prístina que bate récords abre una ventana única hacia los orígenes de las primeras estrellas y galaxias del universo. Este hallazgo conecta el trabajo de dos telescopios del Observatorio Las Campanas de Carnegie Science: el du Pont, donde se obtienen espectros para el Sloan Digital Sky Survey-V, y el avanzado Magellan Clay.
Un equipo internacional de astrónomos utilizó datos del Sloan Digital Sky Survey-V (SDSS-V) junto con observaciones realizadas en los telescopios Magallanes, en Chile, para descubrir la estrella más prístina conocida hasta ahora: SDSS J0715-7334. Los resultados fueron publicados en Nature Astronomy.
La investigación fue liderada por Alexander Ji, de la Universidad de Chicago—ex becario postdoctoral de los Observatorios Carnegie—e incluyó a la astrofísica Juna Kollmeier, líder de SDSS en su quinta generación. El equipo logró identificar una estrella perteneciente a la segunda generación de objetos celestes, formada apenas unos pocos miles de millones de años después del origen del universo.
“Estas estrellas prístinas son verdaderas ventanas al amanecer de las estrellas y galaxias”, explicó Ji. Varios coautores del estudio son estudiantes de pregrado de la Universidad de Chicago, quienes participaron en una campaña de observación en Las Campanas durante sus vacaciones. “Mi primera visita a LCO fue donde me enamoré de la astronomía, y fue muy significativo compartir esa experiencia con mis estudiantes”, añadió.
Tras el Big Bang, el universo se originó como una mezcla caliente y densa de partículas energéticas. A medida que se expandía, comenzó a enfriarse, permitiendo la formación de hidrógeno neutro. Con el tiempo, las regiones más densas colapsaron por efecto de la gravedad, dando origen a la primera generación de estrellas, compuestas únicamente por hidrógeno y helio.
Estas primeras estrellas fueron extremadamente calientes y de vida breve, pero en su interior generaron elementos más pesados que luego fueron dispersados al cosmos mediante explosiones estelares. A partir de ese material enriquecido surgieron nuevas generaciones de estrellas, con una mayor diversidad química.
“Todos los elementos más pesados del universo—lo que en astronomía llamamos ‘metales’—se forman en procesos estelares, desde la fusión nuclear hasta explosiones de supernovas y colisiones de objetos compactos”, explicó Ji. “Por eso, encontrar una estrella con un contenido extremadamente bajo de metales es una señal clara de que estamos frente a un objeto excepcional”.
Los astrónomos buscan este tipo de estrellas antiguas porque permiten reconstruir cómo ha evolucionado la formación estelar a lo largo del tiempo. Sin embargo, como no es posible observar directamente las primeras estrellas del universo, es necesario identificarlas en nuestro propio entorno galáctico.
“Debemos buscarlas en nuestro vecindario cósmico, ya que aún no podemos observar estrellas individuales en las primeras etapas del universo. Dado que son extremadamente raras, proyectos como SDSS-V están diseñados para encontrarlas y poner a prueba nuestras teorías”, señaló Kollmeier.
SDSS es uno de los sondeos más influyentes en la historia de la astronomía. Su quinta generación obtiene millones de espectros ópticos e infrarrojos en todo el cielo, utilizando tanto el telescopio du Pont en el hemisferio sur como el Observatorio Apache Point en el hemisferio norte.
Gracias a esta enorme base de datos, el equipo identificó candidatos con muy bajo contenido metálico. Posteriormente, en Las Campanas, utilizaron los telescopios Magallanes para obtener espectros de alta resolución. El descubrimiento se concretó durante la primera noche de observación, cuando confirmaron que SDSS J0715-7334 representaba un nuevo estándar en pureza estelar.
“El ecosistema de telescopios en Las Campanas fue clave para este resultado, desde los datos del du Pont hasta las observaciones detalladas con Magallanes”, destacó Michael Blanton, director de los Observatorios Carnegie.
Este proyecto ilustra cómo la complementariedad entre instrumentos y telescopios puede impulsar descubrimientos científicos a lo largo del tiempo. La experiencia de los estudiantes también reflejó esta conexión: en su primera noche visitaron el du Pont para observar la toma de datos, y al día siguiente realizaron sus propias observaciones en el Magellan Clay.
Tras el hallazgo, Ji reorganizó el semestre académico para que sus estudiantes pudieran profundizar en el análisis de la estrella, convirtiendo el curso en una experiencia de investigación real.
“Cuando era estudiante, prefería investigar antes que asistir a clases. Me alegra ver que este curso se transformó en una experiencia de descubrimiento, y espero que proyectos como SDSS-V y Gaia permitan que esto sea cada vez más común”, comentó Kollmeier.
El análisis detallado reveló que la estrella posee menos del 0,005% del contenido metálico del Sol. Es el doble de pobre en metales que el récord anterior, con niveles extremadamente bajos de hierro y carbono. De hecho, es 40 veces más pobre en hierro que la estrella más deficiente en este elemento conocida hasta ahora.
Además, gracias a datos de la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea, se determinó que SDSS J0715-7334, ubicada a unos 80.000 años luz de la Tierra, no se formó en la Vía Láctea, sino que fue capturada por nuestra galaxia con el tiempo.
“La formación de nuevas generaciones de astrónomos es clave para el futuro de nuestra disciplina. Proyectos como este despiertan vocaciones y permiten que más jóvenes se proyecten en la astrofísica”, concluyó Ji. “Mi experiencia en Carnegie fue fundamental, y me alegra haberla compartido con mis estudiantes en Las Campanas”.