Webb identifica a LAP1-B, una galaxia casi libre de oxígeno que revela las primeras estrellas del universo

A unos 13.000 millones de años luz de la Tierra, el Telescopio Espacial James Webb identificó una galaxia diminuta llamada LAP1-B, la galaxia formadora de estrellas químicamente más primitiva conocida hasta hoy. Su gas contiene una fracción mínima del oxígeno que hay en el Sol: cerca de 1/240 de la abundancia solar, según las observaciones del telescopio.

La luz que ahora llega a los instrumentos salió de allí cuando el universo tenía unos 800 millones de años. El equipo internacional que lo halló está liderado por Kimihiko Nakajima, profesor asociado de la Universidad de Kanazawa, quien publicó un artículo científico con los resultados. El corrimiento al rojo de 6,625 ofrece otra referencia temporal: indica cuánto se estiró la luz en su viaje por la expansión del universo, y coloca a LAP1-B antes de que se consolidaran las grandes galaxias que dominan el cosmos actual.

La medición importa por lo que el oxígeno representa. Tras el Big Bang, el universo contenía sobre todo hidrógeno y helio. El carbono, el oxígeno y otros elementos pesados se formaron después dentro de las estrellas, y se dispersaron por el espacio cuando esas estrellas murieron. Cada generación estelar modificó el material disponible para la siguiente. Hasta ahora, los astrónomos solo podían reconstruir el comienzo de ese ciclo con simulaciones y con el estudio de estrellas antiguas cercanas.

Ver un objeto tan tenue exigió ayuda de la naturaleza. Un cúmulo masivo de galaxias está alineado entre la Tierra y LAP1-B, y su gravedad curvó la luz de fondo como una lente gravitacional, multiplicando por unas 100 veces el brillo aparente de la galaxia. Las galaxias pequeñas de esa época emiten poca luz porque tienen pocas estrellas y poco gas. El grupo dedicó más de 30 horas de observación al objeto y descompuso su luz mediante espectroscopia, que identifica elementos por sus líneas características.

Además de la escasez de oxígeno, los astrónomos encontraron una relación de carbono respecto del oxígeno más alta de lo habitual para una galaxia de tan baja metalicidad, término que abarca los elementos más pesados que el helio. Esa proporción coincide con los cálculos sobre los restos expulsados por estrellas nacidas sin metales previos, pertenecientes a las primeras poblaciones del universo. Su existencia aún carece de una observación directa e inequívoca, pero su material pudo dejar marcas reconocibles en galaxias posteriores.

También midieron un campo de radiación ionizante muy intenso. Según el estudio, ese patrón no encaja con estrellas ya enriquecidas ni con un agujero negro que acreta material, pero sí con modelos de estrellas con contenido extremadamente bajo de metales. Los autores lo describen como un campo de radiación excepcionalmente duro.

La masa estelar es reducida: el estudio fija un límite inferior de 3.300 masas solares, frente a los cientos de miles de millones de la Vía Láctea. No se detectó un continuo estelar, lo que impidió un cálculo más preciso. Las líneas de emisión del gas permitieron estimar la masa dinámica, que supera la suma de estrellas y gas, lo que apunta a un dominio de materia oscura.

Esa combinación vincula a LAP1-B con las galaxias enanas ultradébiles del universo local, algunas satélites de la Vía Láctea, con muy pocas estrellas y casi todas muy antiguas. Los autores la llaman un “fósil en formación”: un progenitor de alto corrimiento al rojo de esos sistemas, que con miles de millones de años pudo perder gas, detener su formación estelar y quedar como un sistema tenue alrededor de una galaxia mayor.

El equipo planea usar nuevas observaciones del Webb para buscar galaxias con aún menos oxígeno. Una muestra mayor permitirá saber si LAP1-B es una excepción o una población habitual durante los primeros mil millones de años del cosmos, y precisar qué estrellas aportaron carbono y oxígeno al gas primordial.