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El telescopio espacial James Webb (JWST) acaba de sumar una pista sobre cómo era el universo en sus primeros años de existencia. Un equipo de astrónomos estudió la composición química de una galaxia muy lejana, GS 3073, y encontró una señal que no encaja con ningún tipo de estrella normal conocido. La explicación más probable apunta a una población desaparecida de estrellas, objetos miles de veces más masivos que el Sol, que habrían vivido poco tiempo y luego colapsado en agujeros negros.
En el estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, los investigadores comparan estas estrellas con los dinosaurios, porque ya no existen, pero dejaron rastros. En este caso, no son huesos, sino una huella en los elementos químicos de la galaxia donde nacieron.
Una galaxia con química rara
GS 3073 está a 12.700 millones de años luz de la Tierra. Eso significa que la vemos como era cuando el universo tenía 1.100 millones de años. Webb analizó su espectro para estimar abundancias de elementos y ahí apareció la señal extraña. La proporción nitrógeno/oxígeno (N/O) es extremadamente alta, cerca de 0,46.
Esta cifra es relevante porque el nitrógeno y el oxígeno se fabrican en estrellas, pero cada tipo de estrella deja un patrón distinto. En GS 3073, el nitrógeno está tan por encima de lo esperado que las fuentes habituales (poblaciones estelares conocidas y sus supernovas típicas) no alcanzan para explicarlo.
Para el equipo, esa desproporción funciona como una huella dactilar. Si no coincide con lo que producen las estrellas comunes, hay que buscar otra fuente.
El mecanismo: estrellas monstruosas que “fabrican” nitrógeno a lo grande
Con ese dato, los investigadores modelaron cómo evolucionarían estrellas con masas entre 1.000 y 10.000 veces la del Sol. En ese rango aparece un proceso que puede generar mucho nitrógeno.
La idea es que estas estrellas gigantes queman helio en el núcleo y producen carbono. Parte de ese carbono llega a capas externas donde todavía se quema hidrógeno. Cuando carbono e hidrógeno se combinan en la fusión, se forma nitrógeno. Luego, la convección reparte ese material y una fracción termina escapando al espacio, enriqueciendo el gas de la galaxia.
Si ese enriquecimiento se sostiene durante un tiempo suficiente, el resultado es un entorno cargado de nitrógeno, como Webb detectó en GS 3073. Además, los modelos sugieren que estrellas menos masivas que 1.000 soles, o mucho más masivas que 10.000, no reproducen el mismo exceso de nitrógeno. Es decir, la señal química apunta a un tipo bastante específico de estrella.
Como cierre, el equipo propone que estas estrellas extremadamente masivas no terminaban con una supernova “clásica”. En cambio, podrían haber colapsado de forma directa y formar un agujero negro sin expulsar gran parte de su masa al espacio. Si ese final es correcto, el objeto resultante podría nacer ya con miles de masas solares. Con un punto de partida así de alto, después sería más fácil explicar el crecimiento acelerado hacia agujeros negros supermasivos —de millones de masas solares— por acreción de gas y por fusiones, incluso cuando el universo todavía era joven.
En el centro de GS 3073, de hecho, se observa un agujero negro supermasivo activo. Eso no demuestra que haya venido de este proceso, pero sí hace más verosímil el escenario: una etapa temprana con estrellas descomunales, de vida corta, que colapsan directamente y dejan agujeros negros iniciales mucho más masivos de lo habitual.
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