Las primeras estrellas eran 10.000 veces más grandes que el Sol

¿Cómo eran las primeras estrellas del universo? ¿Cómo se formaron inmediatamente después de que tuviera lugar el Big Bang? Según un nuevo estudio publicado en el servidor de impresión arXiv, las primeras estrellas del universo podrían haber tenido aproximadamente 10.000 veces la masa del sol y ser unas 10.000 veces más grandes que las estrellas más grandes que las de la actualidad.

Un universo primitivo repleto de actividad

Como punto de referencia, las estrellas más grandes hoy en día tienen aproximadamente 100 masas solares; estrellas tan colosales como las de esta era pasada ya no serían posibles, ya que para el nacimiento de una estrella gigante de este tipo requiere que se recolecte una cantidad muy grande de material en un volumen muy pequeño. En el universo primitivo había muchas estrellas enormes que vivían muy rápido y morían igualmente jóvenes. De ahí que esta primera generación de estrellas tuvo que formarse en condiciones más difíciles y bastante distintas a las de hoy día en el que el universo está repleto de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio.

¿El tamaño típico de una estrella primordial?

Para llegar a esta conclusión, un equipo de investigadores ha elaborado una serie de simulaciones informáticas. Sus simulaciones observaron específicamente un fenómeno conocido como acumulación de frío. Para construir estrellas grandes, debes extraer una gran cantidad de material en un volumen muy pequeño muy rápidamente. Y hay que hacerlo sin que suba la temperatura del material, porque un material más caliente evitará que se colapse. Por lo tanto, necesita algún método para eliminar el calor del material.

Con otra ronda de simulaciones informáticas, observaron que grandes flujos de materia fría y densa podrían chocar con un disco de acreción en el centro de gigantescos cúmulos de materia. 

Al tener lugar este evento de corrientes rápidas de materia fría, que golpean estructuras ya formadas, se formaría una onda de choque y esa onda de choque desestabiliza rápidamente el gas, provocando el colapso instantáneo de grandes bolsas de materia, evitando que se fragmentara en grumos más pequeños. Eso significa que las estrellas formadas por estos grupos podían volverse increíblemente grandes. Un caldo de cultivo para estrellas masivas.

Así las cosas, estos frentes fríos se estrellaron contra los discos, aumentando rápidamente tanto su masa como su densidad hasta un umbral crítico, lo que permitió que aparecieran las primeras estrellas del cosmos creciendo hasta alcanzar tamaños enormes. 

Enormes soles que, según los expertos, habrían sido bolas de gas increíblemente brillantes y que habrían tenido vidas muy cortas; probablemente habrían muerto en menos de un millón de años tras formarse y acabar en supernovas masivas. Teniendo en cuenta el escenario necesario para esta formación estelar, el proceso no podrá volver a repetirse.

Referencia: 

Masaki Kiyuna et al, First emergence of cold accretion and supermassive star formation in the early universe, arXiv (March 2023). DOI: 10.48550/arxiv.2301.10263