El agua, un componente esencial para la vida tal como la entendemos, ya se había formado cuando el cosmos tenía tan sólo un 1% de la edad que se le calcula. Esta es la conclusión a la que ha llegado un nuevo estudio liderado desde el Instituto de Cosmología y Gravitación de la Universidad de Portsmouth, en el Reino Unido, publicado en la revista Nature.
Hasta ahora, la presencia de agua en el universo antiguo se había podido confirmar experimentalmente analizando galaxias que habitaron el espacio unos 800 millones de años después del Big Bang. La nueva investigación desplaza ostensiblemente esta marca hacia atrás, y la sitúa en un período temporal entre 100 y 200 millones de años tras el nacimiento del cosmos, indicando así que el agua ya debió de formar parte de las primeras galaxias que aparecieron.
El hallazgo se ha realizado mediante simulaciones en computador que desvelan los detalles de las enormes explosiones que marcaron el final de la vida de los astros que poblaron el universo primitivo.
El origen del agua
Una molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El hidrógeno es el elemento químico más simple y abundante de la naturaleza, y fue fabricado en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, en el Big Bang (también se formó helio, el segundo elemento por abundancia). Sin embargo, la rápida expansión del espacio y el enfriamiento que ello conllevó impidió que se pudiesen sintetizar otros elementos químicos.
La aparición del oxígeno, igual que la de prácticamente todos los demás elementos químicos de la Tabla Periódica, tuvo que esperar hasta que las estrellas de primera generación muriesen, en medio de explosiones que llamamos supernovas. Aquellos cataclismos forjaron nuevos átomos que pasaron a enriquecer el espacio.
El origen de los elementos químicos. Sólo el hidrógeno y el helio pudieron ser fabricados en el Big Bang /Irya Unam
Aunque el oxígeno y el hidrógeno tienden a reaccionar para combinarse, no está claro en qué momento de la historia del universo empezaron a darse las condiciones necesarias para la formación del agua. De hecho, la potente energía liberada por los mismos estallidos que fabricaron el primer oxígeno debía ser más que suficiente como para romper enlaces químicos e impedir la aparición de moléculas de agua.
La muerte de gigantes
Los autores del estudio llevaron a cabo simulaciones en computador para entender cómo se desarrollaron las explosiones supernova de los primeros astros del universo y, como consecuencia, qué tipo de entornos se generaron. En concreto, la investigación se ha centrado en el análisis de la muerte de dos tipologías de estrellas, con masas equivalentes a 13 y a 200 soles. Los astrónomos creen que estos astros son representativos de la clase de objetos que habitaron el cosmos primigenio, entre 100 y 200 millones de años tras el Big Bang, y que explotaron al final de su existencia siguiendo mecanismos físicos substancialmente diferentes.
Existencia efímera, oxígeno abundante
Los resultados obtenidos indican que una estrella de 13 masas solares debía vivir un poco más de 12 millones de años (en comparación, nuestro astro rey vivirá 10 mil millones), y al estallar debía liberar al espacio una cantidad de elementos químicos recién forjados similar al 78% de la masa total del Sol. Entre el material eyectado, el estudio predice la presencia de, al menos, 0,05 masas solares de oxígeno (es decir, el equivalente a 17.000 planetas como la Tierra).
La simulación muestra los halos de material eyectado por las explosiones de estrellas de 13 (a) y 200 (b) masas solares. El color indica la temperatura (el amarillo equivale a 100.000ºC) / D. J. Whalen, M. A. Latif, C. Jessop
Por su parte, la vida de los astros más masivos (200 soles) fue muy efímera, de apenas 2,6 millones de años, pero con una producción mucho mayor de elementos químicos: nada más y nada menos que 113 masas solares, 55 de ellas correspondientes al oxígeno (similar a 18 millones de tierras).
Agua en las explosiones
Las simulaciones indican que el agua se formó en el envoltorio de material lanzado al espacio por las explosiones, cuando el oxígeno y el hidrógeno se combinaron directamente. Sin embargo, en los primeros instantes la producción de agua fue modesta: la rápida expansión de la nube eyectada diluyó tanto la densidad de material que el ritmo de enlace entre hidrógeno y oxígeno fue lento.
El escenario cambió substancialmente con el paso del tiempo, cuando se formaron grumos de material que colapsaron por gravedad y que concentraron los átomos. Así, pasados 3 millones de años de la explosión de la estrella de mayor masa, ya se había formado una cantidad de agua equivalente a unos 3.000 planetas como la Tierra, y en el caso del astro menor el rendimiento de generación de agua alcanzó las 3 tierras al cabo de 90 millones de años.
Es un récord
Hasta el momento, la detección de agua más antigua en el universo se había realizado con el complejo de radioantenas ALMA en el desierto de Atacama, en Chile, y situaba la presencia de agua en galaxias que habitaron el universo cuando éste tenía unos 800 millones de años de edad.
El agua ya debía ser un componente abundante en las galaxias más antiguas del universo, como las que aparecen en la imagen llamada Campo Profundo del telescopio espacial James Webb / JWST
Ahora, la nueva simulación, aunque en ningún caso puede considerarse una evidencia experimental, sugiere que el agua ya estaba presente mucho antes. De hecho, si se considera que el ritmo de nacimiento y muerte de estrellas en el universo primitivo fue muy elevado, la conclusión resultante es que grandes cantidades de agua debieron pasar a formar parte de las primeras galaxias que habitaron el cosmos.
Fuente: lavanguardia.com
