Earendel, que significa "estrella de la mañana" en inglés antiguo, es la estrella más distante jamás vista y fue descubierta con el Telescopio Espacial Hubble en 2022. La luz de esta estrella, que existía cuando el universo tenía tan solo 9.5 millones de años o el 7% de su edad actual, tardó unos 12,900 millones de años en llegar hasta nosotros.
Reference: Hubblesite.org
Ver una estrella tan lejos es imposible con los telescopios actuales; sin embargo, con la ayuda del fenómeno físico conocidos como lentes gravitacionales, los astrónomos pudieron mirar lejos, en el universo distante. Con este fenómeno los astrónomos han observado muchas galaxias distantes, sin embargo, observar una estrella no es común, lo que hace de este descubrimiento algo bastante sorprendente. Cuando este descubrimiento fue hecho, Brian Welch, todavía era un estudiante de doctorado en la Universidad John Hopkins en Baltimore, Maryland. Cuando salió el comunicado de prensa del Hubble[1] Brian explicó lo asombroso que fue este descubrimiento para él y como al principio el equipo no podía creerlo. Normalmente, todas las galaxias distantes observadas a través de lentes gravitacionales son pequeñas galaxias distorsionadas que parecen manchas debido a la luz producida por millones de estrellas. Sin embargo, Earendel apareció solo una vez en la imagen y estaba bastante definida en comparación con la galaxia anfitriona, la cual aparece varias veces a lo largo de una curva distorsionada que llamaron “Arco del amanecer”, o “Sunrise Arc” en Inglés. El nombre se debe a que la luz de esta galaxia proviene de lo que llamamos el universo temprano.
![Imagen de primer plano de Eärendel, la estrella individual más lejana jamás observada. Los telescopios tradicionales no pueden alcanzar estrellas a esta distancia extrema. Sin embargo, el fenómeno de las lentes gravitacionales, un fenómeno cósmico, permitió a los astrónomos explorar las profundidades del universo distante. Las lentes gravitacionales se han utilizado anteriormente para observar galaxias remotas, pero la identificación de una sola estrella en este contexto es excepcionalmente rara y notable. Brian Welch, el astrónomo responsable de este descubrimiento innovador, era en ese momento estudiante de doctorado en la Universidad John Hopkins en Baltimore, Maryland. En el comunicado de prensa del Hubble[1], Welch describió el asombro del equipo al realizar este hallazgo. A diferencia de las típicas galaxias distantes observadas a través de lentes gravitacionales, que a menudo aparecen como manchas distorsionadas debido a la confluencia de la luz de millones de estrellas, Earendel se presentó como un punto de luz distintivo y solitario dentro del efecto de lente. Por el contrario, la galaxia anfitriona apareció varias veces, creando una curva alargada y distorsionada conocida como Arco del Amanecer, acertadamente llamado así por su conexión con el universo primitivo.](https://static.wixstatic.com/media/59234a_7acb412353ef4ce6a1ef67569ff3a45f~mv2.jpg/v1/fill/w_147,h_183,al_c,q_80,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2,enc_auto/59234a_7acb412353ef4ce6a1ef67569ff3a45f~mv2.jpg)
Reference: Hubblesite.org
La lente gravitacional, y por lo tanto la distorsión, es producida por un enorme cúmulo de galaxias llamado WHL0137-08 que se encuentra entre nosotros y la galaxia anfitriona. Sin embargo, para lograr este nivel de aumento, el resto de las estrellas dentro de la galaxia anfitriona también tuvo que alinearse perfectamente para hacer que el brillo final fuera suficiente para permitir observar a Earendel[2]. Esta estrella está directamente encima , o muy cerca de una onda en el tejido del espacio, la cual en óptica se define como "cáustica", que magnifica la luz de Earendel miles de veces. Para confirmar este resultado, Welsh utilizó cuatro modelos independientes de lentes gravitacionales[3]. La ondulación y la ampliación resultante se pueden entender mejor si pensamos en las ondas en la superficie de una piscina. En un día soleado, las ondas en la superficie actúan como lentes, enfocando la luz del sol al máximo brillo en el piso de la piscina. Dado que la alineación tiene que ser perfecta y las estrellas en la galaxia anfitriona se mueven, Earendel solo será visible por algunos años.
![Imagen que muestra una disposición agrupada de estrellas, incluida Earendel, con una línea de aumento que indica lentes gravitacionales. La lente gravitacional, responsable de la distorsión observada, es generada por el enorme cúmulo de galaxias conocido como WHL0137-08, ubicado entre nosotros y la galaxia anfitriona. Lograr este nivel de aumento requirió una alineación precisa de las estrellas dentro de la galaxia anfitriona, lo que contribuyó al aumento de intensidad final que facilitó el descubrimiento de Eärendel[2]. Esta estrella está situada directamente sobre o muy cerca de una onda espacial, denominada en óptica "cáustica", lo que da como resultado un aumento de la luz de Eärendel miles de veces. Este fenómeno se verificó a través de cuatro modelos de lentes independientes[3]. Para comprender el concepto de ondulación y su posterior aumento, imagine las ondas en la superficie de una piscina iluminada por el sol actuando como lentes, concentrando la luz solar a su máximo brillo en el fondo de la piscina. La alineación perfecta es crucial y, a medida que las estrellas en la galaxia cambian, la visibilidad de Eärendel se limita a unos pocos años.](https://static.wixstatic.com/media/59234a_62543524b29d41b79f7b68f1107c7d3b~mv2.jpg/v1/fill/w_113,h_88,al_c,q_80,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2,enc_auto/59234a_62543524b29d41b79f7b68f1107c7d3b~mv2.jpg)
Reference: Hubblesite.org
Welsh también explicó que al estudiar Earendel, podemos aprender más sobre la formación estelar en el universo temprano, cuando no teníamos todas las materias primas que las estrellas que nos rodean en la actualidad tienen[4]. Las observaciones que llevaron a este descubrimiento fueron parte de un estudio llamado RELICS o “Reionization Lensing Cluster Survey”, que usando la Camara de Campo Amplio 3 (WFC3 prosas siglas en inglés) y la Cámara Avanzada de Búsqueda ( ACS por sus siglas en inglés) a bordo del HST, propuso observar 46 campos en 41 cúmulos de galaxias responsables de fuertes lentes gravitacionales.. La observación de Earendel fué hecha con el del detector infrarrojo de WFC3. Aunque el equipo no pudo determinar si Earendel es una sola estrella o parte de un sistema estelar binario, si es una estrella, el equipo estimó que su luminosidad es consistente con una estrella con una masa 50 veces más que la masa del Sol.
Más recientemente, el equipo reveló los resultados de las observaciones de Earendel y su galaxia anfitriona utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST)[4]. Con el poder de resolución de JWST y usando la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), el equipo pudo determinar que Earendel es una estrella masiva de tipo B, más del doble la temperatura del Sol y aproximadamente un millón de veces más luminosa. Aunque JWST tampoco pudo revelar si esta estrella tiene una compañera, las observaciones de Earendel realizadas con diferentes filtros muestran indicios de una estrella compañera más fría y roja. Las imágenes de JWST también revelan que la galaxia anfitriona tiene regiones de formación de estrellas jóvenes y cúmulos de estrellas más viejas que tienen tan solo diez años luz de diámetro. Los puntos a ambos lados de Earendel son dos imágenes del mismo cúmulo estelar, el cual se estima tiene al menos 10 millones de años de edad. Las regiones alargadas en el arco están formando regiones estelares que se estima tienen menos de 5 millones de años de edad [6].
![Imagen cercana de Eärendel que proporciona observaciones detalladas de esta notable estrella y su galaxia anfitriona. Más recientemente, el equipo aprovechó la potencia del Telescopio Espacial James Webb (JWST)[4] para explorar Earendel y sus alrededores. Empleando la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) a bordo del JWST, determinaron que Earendel es una estrella masiva de tipo B, que cuenta con una temperatura más del doble que la del Sol e irradia aproximadamente un millón de veces más luminosidad. Si bien JWST no pudo determinar definitivamente si Earendel tiene una compañera, las observaciones que utilizan varios filtros insinúan la presencia de una estrella compañera más fría y roja. Las imágenes del JWST también revelan regiones de formación de estrellas jóvenes dentro de la galaxia anfitriona, junto con cúmulos de estrellas bien establecidos, tan compactos como de diez años luz de diámetro. En particular, los puntos que flanquean a Earendel representan dos imágenes del mismo cúmulo de estrellas, que se estima que tiene al menos 10 millones de años. Las regiones alargadas que forman un arco indican regiones de formación de estrellas nacientes con una edad estimada de menos de 5 millones de años.](https://static.wixstatic.com/media/59234a_be106f2db1aa4f34aa51ebec1d0bac28~mv2.jpg/v1/fill/w_147,h_75,al_c,q_80,usm_0.66_1.00_0.01,blur_2,enc_auto/59234a_be106f2db1aa4f34aa51ebec1d0bac28~mv2.jpg)
Reference: webtelescope.org
Pero este no es el final de la historia, el equipo ahora está analizando las observaciones de la galaxia “Sunrise Arc” y Earendel tomadas con el instrumento Espectrógrafo del Cercano Infrarrojo (NIRSpec por sus siglas en inglés) en JWST. Con estas observaciones, el equipo planea obtener medidas precisas de la composición y la distancia de la galaxia. Actualizaremos este blog una vez que los resultados de estas observaciones estén disponibles.
References
[1] https://hubblesite.org/contents/news-releases/2022/news-2022-003
[2] https://hubblesite.org/contents/media/images/2022/003/01FWS5FJ468Q4HV8C67PEQPVND
[3] Welch, B., Coe, D., Diego, J.M. et al. A highly magnified star at redshift 6.2. Nature 603, 815–818 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04449-y
[4] “https://www.youtube.com/embed/BS0NOgYtkZU”
[5] https://webbtelescope.org/contents/news-releases/2023/news-2023-132?news=true
[6] Welch et al. 2022, ApJ Letters, 940, L1