Impresión artística de las nubes de gas sobrantes de las explosiones de las primeras estrellas del universo. Nuevas simulaciones sugieren que estas estrellas ayudaron a formar el agua que dio vida a la Tierra entre 100 y 200 millones de años después del Big Bang.(Crédito de la imagen: ESO/L. Calçada, M. Kornmesser)
¿Cuándo surgió en el universo la vida tal y como la conocemos?
No lo sabemos con certeza, pero la respuesta está inextricablemente ligada al momento en que el agua se materializó por primera vez en el cosmos, y las nuevas simulaciones sugieren que la primera generación de estrellas ayudó a formar esa agua vivificante tan sólo entre 100 y 200 millones de años después del Big Bang. Esto retrasa las estimaciones anteriores en más de 500 millones de años.
«Nos sorprendió que el agua pudiera formarse tan pronto, incluso antes del nacimiento de las primeras galaxias», declaró a universeexpedition.com Muhammad Latif, coautor del estudio, de la Universidad de los Emiratos Árabes Unidos. Los hallazgos sugieren que si parte de esta reserva inicial de agua sobrevivió al caos caluroso de la formación de las primeras galaxias, podría haber sido absorbida por los planetas recién nacidos, dando lugar a mundos habitables y ricos en agua tan sólo un par de cientos de millones de años después del Big Bang. «Todo está relacionado con la historia de cómo puede comenzar la vida en el universo», afirma Latif.
Observaciones anteriores del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile sugirieron que el agua existía unos 780 millones de años después del Big Bang, cuando el joven universo estaba repleto de hidrógeno y helio ligeros junto con pequeñas cantidades de litio. Estos elementos formaron la primera generación de estrellas, conocidas por los astrónomos como estrellas de Población III, que eran enormes -hasta docenas o incluso cientos de veces la masa de nuestro sol- y vivían vidas notablemente cortas antes de morir como supernovas. Muchos de los elementos más pesados del universo, incluido el oxígeno, se forjaron en estas estrellas mediante reacciones nucleares y se dispersaron por el espacio tras su muerte, donde se incorporaron posteriormente a la siguiente generación de estrellas.
Para determinar cuándo se formó el agua por primera vez en el universo, Latif y sus colegas utilizaron modelos numéricos para trazar los ciclos vitales de dos estrellas de primera generación: una era 13 veces más pesada que nuestro sol y la otra 200 veces más pesada que nuestra estrella. La estrella virtual más pequeña vivió 12,2 millones de años antes de morir en una supernova explosiva, arrojando unas 0,051 masas solares de oxígeno (casi 17.000 masas terrestres) al espacio que la rodeaba. La estrella simulada más grande consumió todo su combustible en sólo 2,6 millones de años antes de encontrar su propio final explosivo, arrojando al espacio la friolera de 55 masas solares de oxígeno (más de 18 millones de masas terrestres).
Las simulaciones revelaron que, a medida que las ondas de choque de cada supernova irradiaban hacia el exterior, las fluctuaciones turbulentas de densidad creaban ondulaciones que llevaban a parte del gas a fusionarse en densos cúmulos. Estos cúmulos sobrantes, enriquecidos con metales como el oxígeno expulsado por las supernovas, fueron probablemente los principales lugares donde se formó el agua en el universo primitivo.
Al anidar en las partes más densas de las nubes, el agua habría estado protegida de la fuerte radiación de las estrellas cercanas, explica Latif. Sin embargo, su equipo consideró el caso más simple de una sola estrella formándose en cada aglomeración, mientras que las simulaciones teóricas sugieren que los sistemas estelares múltiples son la norma; más de la mitad de todas las estrellas del cielo tienen uno o más hermanos. Múltiples estrellas cercanas significarían aglomeraciones más densas y ricas en agua, pero también mucha más radiación, lo que «podría cambiar algunas cosas, pero aún esperamos que el agua pueda sobrevivir», afirma Latif. «Estas son las primeras preguntas que intentamos responder, pero necesitamos que más gente trabaje en este tema y lo explore con más detalle».
Las simulaciones posteriores realizadas por su equipo sugieren que estas aglomeraciones que contienen agua también son lugares favorables para la formación de mundos habitables. Aún no se sabe a ciencia cierta si el agua de estos cúmulos podría haber persistido durante miles de millones de años de evolución cósmica y, en caso afirmativo, cómo. Una de las principales teorías sugiere que los cometas podrían haber traído agua a la Tierra, pero no se espera que estos transportadores helados del universo primitivo hayan sobrevivido a las duras condiciones de la Época de Reionización, explica Latif, refiriéndose a un periodo de unos 400.000 años después del Big Bang, cuando la luz ultravioleta ionizante de las primeras estrellas y galaxias invadió el universo y levantó la niebla cósmica primigenia. Sin embargo, los investigadores aún no descartan la posibilidad de que al menos parte del agua de la Tierra tenga un origen primordial.
Las poblaciones de planetas ricos en agua en el universo primitivo crearían emisiones débiles, señaló Latif, que podrían ser detectadas en la próxima década por ALMA o el Square Kilometer Array de Australia y Sudáfrica, de próxima construcción. Si efectivamente se observan estas emisiones, sería un «cambio de juego», dijo, ya que cambiaría el paradigma del origen de la vida a sólo un par de cientos de millones de años después del Big Bang.
«Abre toda una nueva línea de investigación».
El estudio se publicó el lunes 3 de marzo en la revista Nature Astronomy.
