El hallazgo ha sido posible por el efecto lente gravitacional, que amplifica la luz producida en objetos muy alejados 

Un equipo internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto la estrella más distante observada hasta la fecha. Existió sólo 4.400 millones de años después del Big Bang, cuando el universo era una tercera parte de su edad actual. Icarus, que es como se ha denominado, se encuentra en una galaxia muy alejada, detrás del cúmulo de galaxias MACS J1149-2223. Las conclusiones de este hallazgo, que se ha realizado con el telescopio espacial Hubble de la ESA y la NASA, se publican en varios artículos de la revista Nature Astronomy y The Astrophysical Journal. En abril de 2016, los científicos realizaban observaciones con el Hubble para detectar la aparición de la explosión de la supernova llamada Refsdal cuando una inesperada fuente de luz se iluminó en la misma galaxia. “A través del análisis y de la comparación de los datos captados previamente por Hubble, hemos determinado que esta nueva fuente de luz es una estrella que está situada en la misma galaxia que la supernova Refsdal”, explica el investigador del CSIC José Diego, que trabaja en el Instituto de Física de Cantabria (centro mixto del CSIC y la Universidad de Cantabria).

El efecto lente gravitacional   Tanto la supernova como la luz de esta estrella estaban aumentadas, haciéndolas visibles para el telescopio espacial. La luz de Icarus estaba amplificada un factor entre 2.000 y 10.000 veces gracias al efecto lente gravitacional. Este efecto se produce por un cúmulo de galaxias, con una masa 1.000 veces la masa del Sol, que amplifica la luz que se produce en objetos que están muy alejados y alineados justo detrás del cúmulo. Funciona como lo haría una lente. “El descubrimiento de esta estrella nos permite reunir nuevos conocimientos sobre los cúmulos de galaxias. Pensamos que otras estrellas o cuerpos compactos dentro del cúmulo de galaxias, como agujeros negros o estrellas de neutrones,  están contribuyendo al efecto lente gravitatoria”, señala Steven Rodney, de la Universidad de Carolina del Sur (Estados Unidos). En este sentido, Icarus también permite a los investigadores estudiar las estrellas de neutrones y los agujeros negros, que de otro modo son prácticamente invisibles, y estimar cuántos de estos objetos existen dentro de los cúmulos de galaxias, algo que hasta la fecha es una incógnita. “Si la materia oscura está formada, al menos parcialmente, por agujeros negros con masas en torno a 30 veces la masa del Sol, que explicaría el elevado número de dichos agujeros encontrados por el experimento LIGO, deberíamos ser capaces de percibirlos en la curva de luz de esta estrella. Sin embargo, podemos descartar que buena parte de la materia oscura esté formada por agujeros negros primordiales, con alrededor de 30 veces la masa del Sol", destaca el investigador Patrick Kelly, que en el momento del trabajo desarrollaba su labor científica en la Universidad de Berkeley, en California, y actualmente está en la Universidad de Minnesota, ambas en Estados Unidos.

Una estrella gigante   Tras este hallazgo, los científicos han vuelto a emplear el Hubble para medir el tipo espectral de Icarus y compararlo con el de otras estrellas del universo. Basándose en comparativas, los astrónomos han concluido que se trata de una estrella de tipo B o gigante. Estas estrellas son muy luminosas y de color azul. Su superficie tiene una temperatura entre los 11.000 y los 14.000 °C, es decir, son dos veces más calientes que nuestro Sol. Hasta octubre de 2016, los científicos no lograron obtener una segunda imagen de la estrella. “Nos sorprendió no conseguir esta imagen con anterioridad”, comenta  el investigador del CSIC. “Asumimos que la luz de la segunda imagen ha sido desviada durante mucho tiempo por otro objeto masivo, otra estrella o quizás un agujero negro, localizado exactamente entre nosotros y Icarus, básicamente ocultándonos la imagen. No vemos ese objeto masivo porque no emite luz o emite muy poca pero afecta a la luz de la estrella por el efecto lente. Sólo cuando esta estrella se desplazó ligeramente respecto al objeto masivo se hizo visible de nuevo”. Esta segunda imagen y la razón por la que estuvo oculta tantos años añaden otra pieza del rompecabezas para revelar la composición de los cúmulos de galaxias.

Patrick L. Kelly, Jose M. Diego, Steven Rodney, Nick Kaiser, Tom Broadhurst, Adi Zitrin, Tommaso Treu, Pablo G. Perez-Gonzalez, Takahiro Morishita, Mathilde Jauzac, Jonatan Selsing, Masamune Oguri, Laurent Pueyo, Timothy W. Ross, Alexei V. Filippenko, Nathan Smith, Jens Hjorth, S. Bradley Cenko, Xin Wang, D. Andrew Howell, Johan Richard, Brenda L. Frye, Saurabh W. Jha, Ryan J. Foley, Colin Norman, Marusa Bradac, Weikang Zheng, Gabriel Brammer, Alberto Molino Benito, Antonio Cava, Lise Christensen, Selma E. de Mink, Or Graur, Claudio Grillo, Ryota Kawamata, Jean-Paul Kneib, Thomas Matheson, Curtis McCully, Mario Nonino, Ismael Perez-Fournon, Adam G. Riess, Piero Rosati, Kasper Borello Schmidt, Keren Sharon y Benjamin J. Weiner. An individual star at redshift 1.5 extremely magnified by a galaxy-cluster lens . Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-018-0430-3S. A. Rodney, I. Balestra, M. Bradac, G. Brammer, T. Broadhurst, G. B. Caminha, G. Chirivi, J. M. Diego, A. V. Filippenko, R. J. Foley, O. Graur, C. Grillo, S. Hemmati, J. Hjorth, A. Hoag, M. Jauzac, S. W. Jha, R. Kawamata, P. L. Kelly, C. McCully, B. Mobasher, A. Molino, M. Oguri, J. Richard, A. G. Riess, P. Rosati, K. B. Schmidt, J. Selsing, K. Sharon, L.-G. Strolger, S. H. Suyu, T. Treu, B. J. Weiner, L. L. R. Williams y A. Zitrin. Two Peculiar Fast Transients in a Strongly Lensed Host Galaxy. Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-018-0405-4Jose M. Diego, Nick Kaiser, Tom Broadhurst, Patrick L. Kelly, Steve Rodney, Takahiro Morishita, Masamune Oguri, Timothy W. Ross, Adi Zitrin, Mathilde Jauzac, Johan Richard, Liliya Williams, Jesús Vega, Brenda Frye, Alexei V. Filipenko. Dark matter under the microscope: Constraining compact dark matter with caustic crossing events. The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/aab617