Las primeras estrellas se formaron rápidamente

Mediante el uso de un complejo aparato (en el recuadro), los
investigadores han medido una reacción química fundamental
para la formación de las primeras estrellas, como se observa
en esta imagen simulada.

Unos cientos de millones de años después del Big Bang, el Universo estaba a oscuras. Océanos de átomos de hidrógeno caliente e iones negativos de hidrógeno dominaban el espacio. El cosmos como lo conocemos, comenzó a tomar forma cuando los átomos e iones se emparejaron para formar hidrógeno molecular, que expelió el calor de las nubes de gas, permitiendo que se enfriaran lo suficiente como para formar las primeras estrellas.


Pero, ¿cuánto tiempo demoró en formarse el hidrógeno molecular? Ese capítulo de la historia cósmica ha sido confuso. Ahora, recreando la química de las nubes de gas tempranas en el laboratorio, los investigadores han determinado la velocidad a la que los átomos de hidrógeno y los iones negativos de hidrógeno se combinaron en la sopa primordial. El resultado da a los astrofísicos una idea más firme sobre la masa de las primeras estrellas, reduciendo de la incertidumbre en la masa estimada por debajo de un factor de 20 a 2, informan los científicos en la edición del 2 de julio de la revista Science.

El experimento ha "eliminado una gran incertidumbre en las simulaciones teóricas de la química y la velocidad de enfriamiento de las primeras nubes de gas", dice Avi Loeb, un físico teórico en la Universidad de Harvard. Ahora que los teóricos tienen un mejor manejo de la química, dice Loeb, pueden introducir la información en modelos de computadora para explorar las propiedades de las primeras estrellas.

A pesar de que la combinación de H y H^- es una "reacción sorprendentemente simple, ha sido mal entendido" porque es difícil juntar estos ingredientes en el laboratorio, dice Daniel Savin, uno de los autores del trabajo y un investigador del Laboratorio de Astrofísica de la Universidad de Columbia. Para hacer que sucediera, Savin y sus colegas, incluyendo a Holger Kreckel, en primer lugar generaron un haz de iones de hidrógeno cargados negativamente y lo lanzaron por un tubo. El rayo pasó a través de una cámara donde un láser golpeó los electrones adicionales de alrededor del 7% de los iones, dejando una mezcla de hidrógeno e iones de hidrógeno cargados negativamente para que reaccionaran entre sí más adelante en su recorrido por el tubo. En el tramo final del aparato, los investigadores contaron cuántas moléculas de hidrógeno produce la reacción.

"Resulta que el hidrógeno molecular se formó más rápido de lo previsto", dice Savin. "Esto significa que las primeras estrellas probablemente se formaron más rápido de lo que se pensaba". Conocer la velocidad de la reacción es un avance, pero no es suficiente para determinar la masa de las primeras estrellas. "Debido a que no conocemos completamente las condiciones iniciales en que se formaron las primeras estrellas, todavía no conocemos de manera fidedigna la distribución de masas", dice.

El conocer la rapidez con que el hidrógeno molecular se formó ayudaría a los científicos a modelar las primeras estrellas y la evolución de la estructura cósmica a través del tiempo, escribe Volker Bromm, un astrofísico de la Universidad de Texas, Austin, en un artículo relacionado. Eso es porque las propiedades, comportamiento y destino de las primeras estrellas fueron afectados por los acontecimientos cósmicos posteriores, tales como la formación y distribución de las primeras galaxias. "De hecho, es un aspecto fascinante de este estudio que los procesos microfísicos puedan tener implicaciones cosmológicas a gran escala", escribe Bromm.

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