Explicación al abundante nitrógeno en una galaxia próxima al Big Bang

Por primera vez, los científicos han podido explicar el misterio detrás de la inusual composición química de una de las galaxias más distantes del universo.

El profesor Chiaki Kobayashi del Centro de Investigación Astrofísica (CAR) de la Universidad de Hertfordshire dirigió esta investigación utilizando los datos tomados por el Telescopio Espacial James Webb (JWST).

La galaxia que investigó el profesor Kobayashi se llama GN-z11, "situada" apenas 440 millones de años después del Big Bang. Sin embargo, los espectros tomados por el JWST indicaron una abundancia inusualmente alta de nitrógeno en GN-z11, lo que ha sorprendido a muchos científicos.

Durante el Big Bang, sólo se producen elementos ligeros, y el carbono y los elementos más pesados se forman en las estrellas y se distribuyen en el medio interestelar cuando las estrellas mueren después de 13.800 millones de años de tiempo cósmico.

Hasta ahora, una de las hipótesis planteadas para explicar la presencia de tanto nitrógeno en la galaxia era la posible producción de elementos a partir de una estrella supermasiva, entre 50.000 y 100.000 veces más masiva que nuestro sol.

Pero la investigación del profesor Kobayashi no sólo ha refutado la hipótesis de las estrellas supermasivas y posiblemente también del agujero negro supermasivo remanente. En cambio, ha establecido una nueva forma de comprender las galaxias primitivas.

"La galaxia no nos habla de una estrella inusual, sino de un episodio inusual de vida galáctica. Descubrimos que las galaxias tempranas tienen formación estelar 'explosiva', lo que causa esta inusual composición química", dijo.

"En el breve período de nuestro modelo, estimado en sólo un millón de años, la abundancia de nitrógeno es mucho mayor que la de oxígeno.

Nuestro modelo teórico, que no requiere fuentes especiales de enriquecimiento, como ocurre con las estrellas comunes como en nuestra galaxia, también predice todas las abundancias elementales, que no podemos detectar ni siquiera con el mejor telescopio que tenemos ahora", agregó.

El modelo teórico de estrella explosiva ayuda a desbloquear nuestra comprensión del universo temprano, explica el profesor Kobaysahi, que también estudia astrofísica nuclear.

"En nuestro modelo, la galaxia está experimentando una formación estelar intermitente y ráfaga, y estrellas moribundas bastante masivas llamadas estrellas Wolf-Rayet están produciendo este elemento en particular, el nitrógeno, antes de que las supernovas produzcan elementos pesados importantes como el oxígeno".

"Lo que creemos, y esto es increíblemente emocionante para todos aquellos que estudian nuestro universo, es que este modelo está siendo testigo de una fase evolutiva muy dramática para las galaxias", afirmó.