Las primeras estrellas del universo podrían haberse formado en «nubes de algodón»

Un nuevo estudio revela que, en el universo primitivo, algunas estrellas pudieron nacer en nubes moleculares esponjosas en lugar de filamentosas. Este hallazgo podría cambiar nuestra comprensión sobre el origen de sistemas planetarios como el nuestro.

Por Enrique Coperías

Una imagen infrarroja lejana de la Pequeña Nube de Magallanes, capturada por el observatorio espacial Herschel de la ESA, muestra posiciones observadas por el telescopio ALMA. Las imágenes ampliadas destacan estructuras filamentosas enmarcadas en amarillo y formas esponjosas en el marco azul, observadas a partir de ondas de radio emitidas por monóxido de carbono. Cortesía: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al., ESA/Herschel

¿Cómo nacen las estrellas? ¿Son paridas siempre de la misma manera? Las estrellas se originan en regiones del espacio conocidas como guarderías estelares, donde vastas concentraciones de gas y polvo se agrupan para dar lugar a estrellas en formación.

Estas zonas, también llamadas nubes moleculares, pueden ser enormes, ya que se extienden a lo largo de cientos de años luz y albergan miles de embriones estelares. A pesar de que los avances tecnológicos y las herramientas de observación nos han permitido aprender mucho sobre el ciclo de vida de las estrellas, los detalles más precisos de este proceso aún son un misterio. Por ejemplo, ¿las estrellas se formaban de la misma manera en el universo primitivo?

Según un estudio publicado en The Astrophysical Journal, investigadores de la Universidad de Kyushu, en colaboración con la Universidad Metropolitana de Osaka, han descubierto que algunas estrellas en el cosmos primitivo podrían haberse formado en nubes moleculares esponjosas.

Filamentos y esponjas

Estos hallazgos, obtenidos a partir de observaciones de la Pequeña Nube de Magallanes (SMC, por sus siglas en inglés), ofrecen una nueva perspectiva sobre la evolución de la formación estelar a lo largo de la historia cósmica.

En la Vía Láctea, o sea, nuestra galaxia, las nubes moleculares que favorecen el nacimiento de estrellas presentan típicamente una estructura filamentosa, con forma alargada y un ancho aproximado de 0,3 años luz. Los astrónomos creen que el Sistema Solar se formó a partir de una nube filamentosa similar, que se fragmentó para dar lugar a un núcleo de nube molecular, también conocido como huevo estelar.

Durante cientos de miles de años, la gravedad atrajo gas y materia hacia estos núcleos, lo que finalmente dio lugar al nacimiento de una estrella.

La Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una de las galaxias más cercanas a nuestra Vía Láctea, vista por el satélite Gaia de la ESA. Cortesía: ESA/Gaia/DPAC

Una galaxia enana con pocos elementos pesados

«Incluso hoy en día, nuestra comprensión de la formación estelar sigue en fase de desarrollo, y entender cómo nacían las estrellas en el universo primitivo es aún más complejo —dice en un comunicado Kazuki Tokuda, becario posdoctoral en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Kyushu y autor principal del estudio. Y añade—: El universo temprano era muy diferente al actual, compuesto principalmente por hidrógeno y helio. Los elementos más pesados se formaron posteriormente en estrellas de gran masa. Aunque no podemos retroceder en el tiempo para estudiar directamente estas formaciones, podemos observar regiones del universo con características similares a las de aquella época».

Para adentrarse en los enigmas de la formación de estrellas, el equipo japonés centró su atención en la citada Pequeña Nube de Magallanes. Esta es una galaxia enana situada a unos 20.000 años luz de la Tierra que posee apenas una quinta parte de los elementos pesados que se encuentran en la Vía Láctea.

Esta baja proporción de elementos pesados convierte a la SMC en un entorno comparable al del universo primitivo, hace aproximadamente 10.000 millones de años. Sin embargo, hasta ahora, la falta de resolución espacial en las observaciones impedía confirmar si estas nubes moleculares poseían la misma estructura filamentosa observada en nuestra galaxia.

Nubes moleculares de apariencia mullida

Gracias al radiotelescopio ALMA, ubicado en el desierto de Atacama, en Chile, los investigadores lograron obtener imágenes de alta resolución del SMC, lo que permitió determinar la existencia de nubes moleculares filamentosas y también de aquellas con forma esponjosa.

Esta diferencia estructural se explica, en parte, por la temperatura y la edad de las nubes. Inicialmente, todas las nubes moleculares presentan una estructura filamentosa y temperaturas elevadas debido a las colisiones entre nubes. Con el tiempo, a medida que la temperatura disminuye, la energía cinética del gas entrante provoca un aumento en la turbulencia, lo que suaviza la estructura filamentosa y origina una forma esponjosa.

La estructura de estas nubes influye directamente en el tipo de estrellas que pueden formarse. Cuando una nube mantiene su forma filamentosa, tiende a fragmentarse a lo largo de su eje, lo que genera numerosas estrellas de baja masa, similares a nuestro sol, muchas de las cuales pueden formar sistemas planetarios.

En cambio, si la estructura filamentosa se pierde, la formación de este tipo de estrellas se vuelve mucho más difícil.

La imagen muestra en color las ondas de radio emitidas por moléculas de monóxido de carbono, donde los colores más brillantes indican una emisión más intensa. Las cruces centrales marcan la ubicación de estrellas bebés gigantes. A la izquierda, se observa una nube molecular filamentosa, mientras que a la derecha se presenta una nube molecular esponjosa. Escala: un año luz. Cortesía: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tokuda et al.

«Este estudio sugiere que el entorno, como un suministro adecuado de elementos pesados, es esencial para preservar la estructura filamentosa y podría desempeñar un papel clave en la formación de sistemas planetarios —afirma Tokuda. Y añade—: En el futuro, será crucial comparar estos resultados con observaciones de nubes moleculares en entornos ricos en elementos pesados, incluida la Vía Láctea. Estas investigaciones deberían ofrecer nuevos conocimientos sobre la formación y evolución temporal de las nubes moleculares y del universo».

Tokuda cuenta que para acometer el estudio recogieron y analizaron datos de diecisiete nubes moleculares. Cada una de estas nubes contenía estrellas en crecimiento con masas veinte veces superiores a la de nuestro sol. «Descubrimos que alrededor del 60% de las nubes tenían una estructura filamentosa con un ancho de unos 0,3 años luz, mientras que el 40% restante presentaba una forma esponjosa. —explica este astrónomo. Y añade para acabar—: También observamos que la temperatura dentro de las nubes filamentosas era superior a la registrada en las esponjosas».

Sin duda alguna, este estudio representa un paso importante para desentrañar cómo las condiciones del universo joven influyeron en la formación de las primeras estrellas y, potencialmente, en la creación de sistemas planetarios como el nuestro. ▪️

• Información facilitada por la Universidad de Kyushu

• Fuente: Kazuki Tokuda et al. ALMA 0.1 pc View of Molecular Clouds Associated with High-mass Protostellar Systems in the Small Magellanic Cloud: Are Low-metallicity Clouds Filamentary or Not? The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ada5f8