Una investigación realizada por un equipo científico de la Universidad de Heidelberg (UH), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) permite resolver la discrepancia de abundancias, un enigma de hace 80 años sobre la composición química del Universo. Encuentran que el efecto de las variaciones de temperatura en las grandes nubes de gas donde nacen las estrellas ha llevado a subestimar la cantidad de elementos pesados en el Universo. Los resultados han sido publicados en Nature.
Todas las estrellas nacen, viven y mueren, y de ello depende la existencia de la vida. En el origen del Universo, toda la materia existente consistía en hidrógeno y helio (los dos elementos químicos más sencillos), con pequeñísimas cantidades de litio. El resto de los elementos (como el carbono y el oxígeno, indispensables para los seres vivos) se han formado posteriormente, a través de diversos procesos relacionados con la evolución y muerte de estrellas. De ahí la conocida afirmación de “somos polvo de estrellas”.
Entre las fases de muerte y nacimiento de nuevas estrellas, la materia se acumula en gigantescas nubes de gas que son iluminadas por estrellas neonatas. Estas nubes brillantes reciben el nombre de regiones HII (la Nebulosa de Orión sería el ejemplo más conocido). La luz que emiten puede observarse hasta en las galaxias más lejanas y son clave para trazar la historia de la formación estelar y determinar la composición química del Universo. Sin embargo, las distintas formas de estudiar estas regiones HII han dado lugar a resultados discrepantes durante los últimos 80 años.
Hizo falta descubrir la estructura del átomo para dar el gran salto al descubrimiento del Universo a través de la espectroscopía. Esta técnica, que permite analizar la composición química de la materia a partir de la dispersión de la luz, aporta información de la proporción de elementos químicos, temperaturas, densidades, velocidades, entre otros. Este código de barras está compuesto por líneas y cada línea está asociada a diferencias de energía únicas de cada elemento químico según su composición y condiciones de carácter físico.
Sin embargo, desde 1942 se encontró que, para un mismo átomo, las brillantes líneas producidas por colisiones entre este y los electrones (líneas excitadas colisionalmente) proporcionaban aproximadamente la mitad de la abundancia que las líneas producidas por la captura de electrones (de recombinación). Así, determinar la abundancia correcta de los elementos químicos en las nebulosas ha sido un quebradero de cabeza para muchos astrónomos durante más de ocho décadas.
NUEVA PERSPECTIVA
Una de las hipótesis más destacadas es la planteada en 1967 por Manuel Peimbert, investigador de la UNAM y coautor del artículo. Según él, el brillo de las líneas excitadas colisionalmente depende fuertemente de la temperatura; si presenta variaciones, las abundancias químicas estarán subestimadas, pero las líneas de recombinación no presentan dicho problema, proporcionando los valores correctos.
Este reto motivó al equipo de investigación a utilizar los mayores y más avanzados telescopios del mundo, entre ellos el Gran Telescopio Canarias, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos. “Tras más de 20 años de observar y analizar en detalle una gran cantidad de regiones HII, nuestro grupo del IAC ha reunido un conjunto de datos espectroscópicos de nuestra Vía Láctea y otras galaxias con una calidad sin precedentes que ha hecho posible este resultado”, señaló Jorge García Rojas, investigador del IAC y coautor.
