Las primeras estrellas se formaron rápidamente

Unos cientos de millones de años tras el Big Bang, el universo era oscuro. Océanos de átomos de hidrógeno caliente e iones de hidrógeno negativo impregnaban el espacio. El cosmos tal y como lo conocemos empezó a tomar forma cuando los átomos e iones se emparejaron para formar hidrógeno molecular, el cual expulsó calor fuera de las nubes de gas, permitiéndoles enfriarse lo suficiente para formar las primeras estrellas.

Pero, ¿cuánto necesitó el hidrógeno molecular para formarse? Ese capítulo de la historia cósmica aún no está claro. Ahora, recreando la química de esas primeras nubes de gas en el laboratorio, los investigadores han determinado el ritmo al que los átomos de hidrógeno y los iones de hidrógeno negativo se combinaron en la sopa primordial. El resultado da a los astrofísicos un valor más firme sobre la masa de las primeras estrellas, reduciendo la incertidumbre en la masa estimada desde un factor de 20 a uno de 2, según informan los científicos en un ejemplar de Science.

El experimento ha “eliminado una gran incertidumbre en las simulaciones teóricas sobre la química y ritmo de enfriamiento en las primeras nubes de gas”, dice Avi Loeb, físico teórico de la Universidad de Harvard. Ahora que un grupo de teóricos tienen un mejor manejo de la química, dice Loeb, pueden insertar esta información en modelos por ordenador para explorar las propiedades de las primeras estrellas.

Incluso aunque la combinación de H y H– es una ” reacción sorprendentemente simple, es poco comprendida” debido a que es difícil reunir los ingredientes en el laboratorio, dice Daniel Savin, uno de los autores del artículo e investigador en el Laboratorio de Astrofísica de la Universidad de Columbia. Para lograrlo, Savin y sus colegas, incluyendo a Holger Kreckel, ahora en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, generaron primero un haz de iones de hidrógeno cargados negativamente y los enviaron a lo largo de un tubo. El haz pasó a través de una cámara donde un láser eliminó los electrones extra en aproximadamente el 7% de los iones, dejando una mezcla de hidrógeno e iones de hidrógeno cargado negativamente para reaccionar entre sí a lo largo del tubo. En la etapa final del aparato, los investigadores contaban cuántas moléculas de hidrógeno producía la reacción.

“Resultó que el hidrógeno molecular se forma más rápido de lo que pensábamos anteriormente”, dice Savin. “Esto significa que las primeras estrellas probablemente se formaron más rápido de lo que se esperaba”. Conocer el ritmo al que se produce la reacción es una mejora, pero no es suficiente para fijar la masa de las primeras estrellas. “Dado que no conocemos completamente las condiciones iniciales a partir de las cuales se formaron las primeras estrellas”, comenta, “aún no sabemos con fiabilidad la distribución de masas”.

Saber cómo de rápido se formó el hidrógeno molecular ayudaría a los científicos a modelar tanto las primeras estrellas como la evolución de la estructura cósmica con el tiempo, escribe Volker Bromm, astrofísico de la Universidad de Texas en Austin, en un artículo relacionado en Perspectives. Esto se debe a que las propiedades, comportamiento y destino de las primeras estrellas afectaron a los siguientes eventos cósmicos, tales como la formación y distribución de las galaxias primordiales. “Realmente un aspecto fascinante de este estudio es que los procesos microfísicos puedan tener implicaciones cosmológicas a una escala tan grande”, escribe Bromm.

---

Autor: Yudhijit Bhattacharjee
Fecha Original: 1 de julio de 2010
Enlace Original

Vía: Ciencia Kanija