Si pudiésemos recorrer más de la mitad del Universo, encontraríamos una enorme estrella azul bautizada como Ícaro que, tras su descubrimiento, se ha convertido en la estrella más lejana observada hasta la fecha. Normalmente sería imposible advertirla, incluso utilizando los telescopios más potentes hasta el momento, pero un capricho de la Naturaleza ha amplificado su brillo, de manera que ha podido detectarse utilizando el Telescopio Espacial Hubble. Su descubrimiento también ha servido para probar una nueva teoría sobre la materia oscura y para estudiar de qué están compuestos los cúmulos de galaxias. Los resultados de este trabajo se publican hoy en la revista Nature Astronomy.

Ícaro se encuentra en una galaxia espiral tan lejos de la Tierra que su luz ha tardado 9.000 millones de años en alcanzarnos. “Es la primera vez que vemos una estrella individual magnificada tan lejana”, explica Patrick Kelly, investigador de la Universidad de Minnesota y líder de este estudio. Y añade: “Somos capaces de ver galaxias muy lejanas, pero esta estrella está 100 veces más lejos que la siguiente estrella individual que podemos estudiar, excepto si contamos las explosiones de supernova como una estrella”.

La peculiaridad cósmica que ha permitido ver esta estrella es un fenómeno conocido como “lente gravitacional”. La gravedad de un cúmulo muy masivo de galaxias actúa como una gran lupa cósmica amplificando la luz de objetos más distantes. La lente natural que ha permitido ver a Ícaro está creada por el cúmulo de galaxias llamado MACS J1149+2223, situado a unos 5.000 millones de años luz de la Tierra. Combinándola con la resolución y sensibilidad del Hubble se ha conseguido analizar esa estrella lejana.

El equipo de investigadores que ha colaborado en este trabajo incluye, entre otros investigadores, a José M. Diego, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), Steven Rodney, de la Universidad de Carolina del Sur, Columbia (EEUU), Pablo G. Pérez González, de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), Tom Broadhurst, de la Universidad del País Vasco (UPV), e Ismael Pérez Fournon, del IAC y de la Universidad de La Laguna (ULL). Patrick Kelly y sus colaboradores vieron varios cambios repentinos del brillo de la estrella producidos por el efecto del microlente causado por el efecto gravitatorio de estrellas pertenecientes al cúmulo.

Aunque su nombre oficial es “MACS J1149+2223 Estrella Lentificada 1”, el equipo ha decidido llamarla como el personaje de la mitología griega que se acercó demasiado al Sol con sus alas de plumas y cera. Al igual que Ícaro, la luz de esta estrella, en su camino hacia la Tierra, se ha aproximado tanto a una estrella similar al Sol, en el medio intergaláctico del cúmulo MACSJ 1149+2223, que ha conseguido amplificar su brillo unas 2.000 veces, alcanzando de esta manera la gloria como su homónimo griego. “Pudimos establecer que Ícaro es una estrella supergigante azul. Un tipo de estrella mucho más grande, masiva, caliente y, posiblemente, miles de veces más brillante que el Sol, pero que, a la distancia a la que se encuentra, es imposible observarla de manera individual incluso para Hubble, salvo que contemos con el fenómeno de lente gravitacional”, comenta Ismael Pérez Fournon.

Pablo Pérez González, investigador de la UCM, explica que “hasta 2016 solo era posible observar estrellas individuales en las galaxias de al lado de la Vía Láctea. Hoy ya es posible observar  una estrella individual, muy parecida a Rigel, que está en el otro lado del Universo, y que de hecho ya no existe.”

La detección de Ícaro con el Hubble fue tan extraordinaria que, cuando fue descubierta, todos los telescopios del mundo empezaron a observarla. En España se solicitó tiempo extraordinario con el Gran Telescopio Canarias (GTC), el mayor telescopio óptico-infrarrojo del mundo que, por otro lado, fue “el único telescopio que detectó esta estrella tan lejana desde Tierra, dado que Ícaro es muy débil”, puntualiza Pérez González.

El descubrimiento de Ícaro no es excepcional solo por el hecho de ver una estrella tan distante. Detectar la amplificación del brillo de una estrella individual permite estudiar la naturaleza de la materia oscura del cúmulo, poniendo a prueba una teoría sobre la naturaleza de la materia oscura que establece que la mayor parte de ella son los agujeros negros primordiales. Según José M. Diego, investigador del IFCA, y líder del artículo teórico que acompaña a la publicación de Nature Astronomy, “si la materia oscura estuviese compuesta por agujeros negros similares a los que está detectando LIGO (Observatorio de ondas gravitatorias por interferometría láser), la señal observada de Ícaro hubiera sido muy distinta, con lo cual podemos descartar este tipo de candidatos”. Por su parte, Tom Broadhurst, investigador de la UPV, señala también que “este tipo de estudios permitirá en el futuro acotar otros modelos de materia oscura, como por ejemplo los modelos que postulan partículas de materia oscura súperligeras y con efectos cuánticos”.

Además, en mayo de 2016, al lado de Ícaro apareció otra imagen nueva que parece indicar que no se trata de una única estrella, sino que estaríamos hablando de un sistema binario, con dos estrellas orbitando una alrededor de la otra.

Artículo: Patrick Kelly, et al. Extreme magnification of an individual star at redshift 1.5 by a galaxy-cluster lens. Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-018-0430-3

Otros enlaces de interés:

• Nota de prensa de STScI: stsci.edu/news_release/news/2018-13
• Nota de prensa de Hubble ESA: http://www.spacetelescope.org/news/heic1807/
• Artículo teórico: José M. Diego et al.  Dark matter under the microscope: Constraining compact dark matter with caustic crossing events, Astrophysical Journal (aceptado)https://arxiv.org/abs/1706.1028
• Simulaciones teóricas: https://cosmicspectator.org/2017/06/30/dark-matter-under-the-microscope/

Video 1: Simulación artística de Ícaro (MACS J1149+2223 Lensed Star 1). Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC)

Vídeo 2: Aproximación al centro del cúmulo de galaxias MACS J1149+2223 y a la posición de Ícaro (MACS J1149+2223 Lensed Star 1), la estrella más lejana jamás observada. Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC); NASA, ESA, and P. Kelly (University of Minnesota).

Contacto en el IAC/ULL: Ismael Pérez Fournon: ipf [at] iac.es (ipf[at]iac[dot]es)

Contacto en la UCM: Pablo G. Pérez González: pgperez [at] ucm.es (pgperez[at]ucm[dot]es)

Contacto en el IFCA: José M. Diego: jdiego [at] ifca.unican.es (jdiego[at]ifca[dot]unican[dot]es)

Contacto en la UPV: Tom Broadhurst: tomie325 [at] gmail.com (tomie325[at]gmail[dot]com)