Casi todo el oxígeno del universo se fabricó dentro de las estrellas. Lo producen, sobre todo, las estrellas masivas, que lo liberan al morir en enormes explosiones llamadas supernovas. Con el tiempo, ese oxígeno se mezcla con el gas de la galaxia y termina formando parte de nuevas estrellas, planetas y, en el caso de la Tierra, de nosotros mismos.
Por eso, los astrónomos esperaban que las galaxias conservaran buena parte del oxígeno que han producido a lo largo de su historia. Pero en las galaxias más pequeñas, las cuentas no cierran.
Un censo de oxígeno
Un equipo liderado por Kristen McQuinn, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Rutgers, analizó 37 galaxias enanas cercanas, situadas a menos de unos 20 millones de años luz. Algunas tienen apenas unos miles de estrellas, y otras, varios cientos de millones, frente a los más de 100.000 millones de la Vía Láctea. Los resultados se publicaron en The Astrophysical Journal como parte del proyecto GLOW, siglas en inglés de «galaxias que pierden oxígeno por vientos».
El método fue una especie de contabilidad cósmica. Con imágenes de archivo del telescopio espacial Hubble, los investigadores distinguieron estrellas individuales en cada galaxia y reconstruyeron su historia de formación estelar. Eso les permitió calcular cuánto oxígeno deberían haber producido sus estrellas. Luego, con datos de radiotelescopios y del ya retirado telescopio espacial Spitzer, midieron cuánto oxígeno queda realmente en el gas y en las estrellas.
Casi el 90 % desapareció
El resultado fue sorprendente. Según el estudio, estas galaxias conservan entre el 4 % y el 25 % del oxígeno producido por sus estrellas, con un promedio de alrededor del 11 %. Casi todo el oxígeno que retienen está en el gas, no en las estrellas.
Las simulaciones por computadora más avanzadas de formación de galaxias reproducen bien otras propiedades de estos sistemas, pero predicen que deberían haber conservado mucho más oxígeno. Esa diferencia sugiere que los modelos todavía no capturan bien algún proceso clave.
Vientos de supernovas
La explicación más probable son los vientos galácticos impulsados por supernovas. Cuando una estrella masiva explota, libera tanta energía que puede empujar el gas enriquecido con oxígeno fuera de la galaxia. «Hace falta la energía de las estrellas masivas y de las explosiones de supernovas para expulsar material de las galaxias», explicó Grace Telford, de la Universidad de Utah y coautora del estudio.
En las galaxias enanas, este efecto es especialmente fuerte. Como tienen poca masa, su gravedad es débil y les cuesta retener el gas que sale disparado. Según el estudio, esos vientos expulsan oxígeno de forma más eficiente de lo que predicen los modelos actuales.
Otro detalle llamativo es que las galaxias más cercanas a otras galaxias grandes, o en entornos más densos, mostraron una mayor variación en la cantidad de oxígeno retenido. Eso sugiere que el vecindario también influye en cómo una galaxia pierde, recicla o recupera su material.
El misterio del paradero
Lo que nadie sabe con certeza es dónde está ahora ese oxígeno. Se ha detectado oxígeno ionizado en el halo de gas que rodea a muchas galaxias, pero no está claro si la mayor parte del oxígeno perdido permanece ahí o si fue expulsado por completo hacia el espacio intergaláctico.
La respuesta importa más allá de estas galaxias. Las galaxias enanas fueron muy abundantes en el universo temprano, y su forma de perder y reciclar elementos químicos influyó en cómo se enriqueció el cosmos con los ingredientes necesarios para formar planetas rocosos y vida. Los investigadores planean continuar el trabajo con el futuro telescopio espacial Nancy Grace Roman, el Hubble y el James Webb, buscando galaxias aún más pequeñas y estudiando sus estrellas productoras de oxígeno.
