Observan la luz procedente de las primeras estrellas

Por primera vez ha podido ver, gracias al telescopio especial Spitzer, la luz emitida por la primera generación importante de estrellas que apareció en el Universo.

Esta foto infrarroja cubre un ángulo de 6×12 minutos de arco del cielo, correspondiente a una región de 50×100 millones de años luz. Fue tomada para una longitud de onda 3,6 micras, una región invisible para el ojo humano. La imagen de arriba es la imagen sin procesar y la de abajo una vez se ha enmascarado la luz de estrellas actuales y otras fuentes de ruido infrarrojo. En naranja se puede ver la fluctuación infrarroja. Foto: NASA, JPL Caltech. Ampliar foto.

Lo que realmente han visto son fluctuaciones en fondo cósmico infrarrojo, es decir el efecto colectivo de esas estrellas. Corresponde a la luz emitida por la Población III de estrellas (La Población I corresponde a estrellas jóvenes parecidas a nuestro Sol y la Población II son estrellas más antiguas y escasas), que surgieron en el Cosmos solo 200 millones de años después de la gran explosión que dio origen al Universo hace 13.700 millones de años.
Estas estrellas fueron unas 100 veces más masivas que nuestro sol y tuvieron una vida muy corta, por tanto desaparecieron hace miles de millones de años. Fueron las primeras estrellas en enriquecer el Universos con elementos pesados (El Big Bang produjo sólo Hidrógeno y Helio principalmente), que son esenciales para la formación de la vida. La luz que emitieron era principalmente ultravioleta y visible, pero la expansión cósmica ha alargado sus longitudes de onda de tal modo que ahora sólo es visible en el infrarrojo.
Esta luz, que es extremadamente débil, es muy difícil de detectar con telescopios convencionales. Sin embargo unos cálculos (Asantha Cooray, California Institute of Technology) predijeron que se podría detectar. El reto era separar la luz procedente de estas estrellas del ruido de fondo infrarrojo procedente de otras fuentes.
Alexander Kashlinsky y sus colaboradores usaron para este fin la cámara infrarroja IRAC del Spitzer, pensada para observar en una ventana comprendida entre las 3,6 y las 8 micras en el infrarrojo. La luz fuertemente corrida hacia el infrarrojo por la expansión cósmica procedente de la Población III se debería de observar en esa gama de longitudes de onda.
Este equipo de investigadores consiguió además eliminar la señales infrarrojas de otras fuentes, encontrado las fluctuaciones a gran escala en el fondo cósmico infrarrojo procedente de estas estrellas. No se ha conseguido aun resolver estrellas individuales y sólo vemos su efecto colectivo al estar formando cúmulos. Las simulaciones computacionales ya predijeron que estas estrellas debían formar cúmulos debido a las fluctuaciones primordiales del Universo producidas en el Big Bang.
Las fluctuaciones infrarrojas fueron observadas en cuatro diferentes longitudes de onda y en diferentes regiones del cielo confirmando que su origen es astronómico y no un artefacto de software o ruido amplificado. La señal además no ha cambiado significativamente en seis meses, por tanto tampoco es luz zodiacal procedente del polvo de nuestro sistema solar.
Probablemente algunos de los átomos que componen nuestro cuerpo se formaron en el interior de este tipo de estrellas. No somos más que polvo de estrellas y quizás algún día retornemos a ellas.

Referencia: Kashlinsky A., Arendt R. G., Mather J. & Moseley S. H. Nature, 438. 45 – 50 (2005). (Resumen) ^[1].