Comprender el universo temprano es un objetivo importante de la ciencia espacial, y los científicos se han dedicado a explorar cómo la naturaleza evolucionó desde el plasma sobrecalentado tras el Big Bang hasta un universo estructurado. Entre estos procesos, la formación de las primeras estrellas —las estrellas de Población III— es particularmente crucial. Estas estrellas encendieron la fusión e iluminaron su entorno, marcando la transición del universo desde la Edad Oscura hacia la luz. Sin embargo, observar el universo temprano presenta muchos desafíos. Aunque el Telescopio Espacial James Webb puede captar la luz de las primeras galaxias, es difícil detectar el proceso de formación de estrellas individuales hace más de 13 mil millones de años.
Afortunadamente, las simulaciones de supercomputadoras ofrecen a los científicos un nuevo camino para acercarse a este objetivo. Un nuevo estudio, utilizando el avanzado código de simulación GIZMO y datos del proyecto IllustrisTNG, logró replicar las condiciones cuando el universo formó sus primeras estrellas. El estudio, titulado "Formación de turbulencia supersónica en nubes de formación estelar primordiales", se publicó en The Astrophysical Journal Letters y su primer autor es Chen Kerong del Instituto de Astronomía y Astrofísica de la Academia Sinica en Taiwán. La investigación se centra en la Edad Oscura, el período entre aproximadamente 370,000 años y varios cientos de millones de años después del Big Bang, cuando el universo se enfrió hasta volverse transparente pero aún no existían estrellas. Los científicos utilizaron técnicas de simulación para explorar en profundidad el entorno cósmico previo a la formación de las primeras estrellas.
El equipo de investigación adoptó las condiciones iniciales de la simulación cosmológica a gran escala IllustrisTNG, que abarca unos 50 Mpc, y aumentó la resolución en aproximadamente 10^5 veces mediante la técnica de división de partículas, logrando una precisión de simulación extremadamente alta. Los resultados de la simulación muestran que el gas fluye a alta velocidad hacia los pozos gravitacionales de los mini-halos de materia oscura, formando turbulencia supersónica que luego se fragmenta en densos cúmulos de gas primordial. Es probable que estos cúmulos de gas formaran estrellas de Población III, y su número es mayor y su masa menor de lo que se pensaba. Este descubrimiento podría explicar el problema de la abundancia de metales que ha desconcertado durante mucho tiempo a los científicos. Chen Kerong afirmó: "Esta simulación representa un gran paso adelante en la conexión entre la formación de estructuras cósmicas a gran escala y los procesos microscópicos que controlan el nacimiento de las estrellas. Al revelar el papel de la turbulencia, estamos un paso más cerca de comprender cómo comenzó el amanecer cósmico".
