- El hidruro de helio (HeH+) pudo acelerar el enfriamiento del gas primordial y facilitar el nacimiento de la primera luz.
- Simulaciones con resolución sin precedentes muestran turbulencia supersónica y fragmentación en minihalos de materia oscura.
- Los resultados apuntan a estrellas de Población III menos masivas y más numerosas, coherentes con la ausencia de huellas químicas de PISN.
- Estas evidencias obligan a ajustar los modelos del amanecer cósmico y guían futuras observaciones con telescopios de nueva generación.
La búsqueda de la primera estrella del universo avanza a base de pistas químicas y simulaciones numéricas que están afinando el guion del amanecer cósmico. Nuevos resultados apuntan a que el encendido inicial no fue un proceso sereno, sino el desenlace de nubes agitadas y muy eficientes a la hora de perder calor.
Dos líneas independientes convergen sobre el mismo escenario: por un lado, el papel clave del hidruro de helio (HeH+) en el enfriamiento del gas primordial; por otro, simulaciones que revelan turbulencia supersónica y fragmentación en los primeros halos donde se formaron estrellas. Juntas, dibujan un universo joven menos uniforme de lo que se pensaba.
Qué sabemos hoy de las primeras estrellas (Población III)
Las primeras generaciones estelares, conocidas como Población III, se formaron a partir de gas casi puro de hidrógeno y helio, con una metallicidad ínfima. Su aparición marcó el fin de la llamada Edad Oscura y el comienzo de la iluminación del cosmos.
Gracias a observaciones y modelos, se han identificado estrellas muy antiguas en nuestra propia galaxia y se han acotado los momentos en que surgieron los primeros astros. Aun así, quedaban dudas sobre su masa típica y sobre cómo se organizó el gas para colapsar.
El hidruro de helio y el encendido del gas primordial
El HeH+, formado por un átomo de helio y un protón de hidrógeno, es probablemente la primera molécula del cosmos. Surgió cuando la temperatura descendió lo suficiente tras el Big Bang, inaugurando la química que llevaría a crear hidrógeno molecular (H2), el refrigerante esencial del gas.
Un equipo del Instituto Max Planck de Física Nuclear reprodujo condiciones del universo temprano con un anillo de almacenamiento criogénico: iones confinados durante largos periodos, temperaturas extremadamente bajas y vacío ultraalto para evitar colisiones destructivas de moléculas frágiles.
Al estudiar la reacción de HeH+ con deuterio, observaron un comportamiento inesperado: en vez de frenarse al bajar la temperatura, la tasa de reacción se mantuvo estable. Esto sugiere que HeH+ contribuyó más de lo previsto al enfriamiento del gas primordial, acelerando el colapso de las nubes que originaron las primeras estrellas.
Turbulencia supersónica, minihalos y fragmentación estelar
En paralelo, una simulación de vanguardia se centró en un minihalo de materia oscura de unas 10 millones de masas solares (≈1,05×10^7), el andamio gravitatorio sobre el que el gas primordial se acumuló para formar estrellas.
El equipo combinó el código GIZMO con datos cosmológicos de alta resolución de el observatorio Vera C. Rubin y elevó la resolución en un factor cercano a 100.000 mediante división de partículas. Esta estrategia permitió seguir, por primera vez con detalle, el nacimiento de la turbulencia desde las escalas del halo hasta el centro donde colapsa el gas.
Lejos de un colapso suave, el flujo resultó ser turbulento y supersónico, con velocidades características ≈5,2 veces mayores que la del sonido en ese medio. Esa agitación no fue un subproducto, sino el motor que fragmentó la nube en múltiples cúmulos densos.
La simulación identificó uno de esos núcleos a punto de colapsar con una masa de alrededor de 8 masas solares y un tamaño próximo a 0,03 pársecs. Este resultado favorece un escenario con estrellas de Población III menos masivas y más numerosas que lo planteado por modelos que predecían astros mayoritariamente gigantes.
Esa conclusión encaja con un viejo rompecabezas: no se han detectado de forma concluyente las huellas químicas típicas de supernovas por inestabilidad de pares (PISN), esperables si las primeras estrellas hubieran sido sobre todo supermasivas. Si fueron menos masivas en promedio, esas firmas serían escasas, tal y como observamos.
Qué cambia en los modelos y en las búsquedas
Con un HeH+ más influyente y una turbulencia supersónica que potencia la fragmentación, los modelos del amanecer cósmico deben reajustar tiempos y masas características. Esto afecta a las predicciones sobre cuándo se encendieron los primeros focos de luz y cómo progresó la ionización del medio.
Además, la propia turbulencia temprana es un mecanismo que puede amplificar campos magnéticos primitivos, con impacto en la formación de estructuras a gran escala. Estas pistas guían observaciones con instrumentos como el JWST y futuros radiotelescopios que persiguen señales de las primeras generaciones estelares.
El retrato que se perfila sitúa el origen estelar en la intersección de una química temprana muy eficaz y un entorno dinámico dominado por flujos supersónicos, un marco coherente con lo que vemos hoy en la química del halo galáctico y en las simulaciones cosmológicas. Más detalles sobre los avances en nuestra comprensión del origen de las estrellas y del universo temprano en .
El conjunto de evidencias dibuja un inicio luminoso menos monolítico: el hidruro de helio habría impulsado el enfriamiento necesario, mientras que la turbulencia en minihalos de materia oscura fragmentó las nubes en múltiples semillas estelares, favoreciendo primeras estrellas menos masivas y más abundantes; un panorama que casa con la ausencia de firmas de PISN y que redefine dónde, cómo y cuándo buscar la primera luz del universo.
