Hace 13 mil millones de años, en diminutas galaxias se encendieron las primeras estrellas masivas. Su luz, viajando a través del Universo en expansión, se estiró y enrojeció — este efecto ayuda a determinar la distancia. En el camino, el rayo pasó cerca de un masivo cúmulo de galaxias que con su gravedad distorsionó y amplificó múltiples veces la luz — como una lente gigante. El telescopio infrarrojo James Webb capturó esta luz amplificada y la descompuso en un espectro (una franja de colores). En el espectro se ven líneas brillantes de diferentes elementos químicos — eso es la espectroscopía (método de estudio de la composición a partir de la luz).
Los astrónomos recopilaron datos de 405 de estas galaxias lejanas. Por separado son muy tenues, por lo que los científicos sumaron su luz, agrupándolas por masa estelar (peso total de las estrellas). En la imagen promediada apareció un patrón químico inesperado: había mucho más nitrógeno de lo esperado, especialmente en las regiones calientes. La fracción de elementos más pesados que el helio — la metalicidad — en las galaxias más pequeñas era solo del 2% de la solar. Esto indica que las primeras explosiones estelares expulsaron parte del material, impidiendo la acumulación de elementos pesados.
¿De dónde provenía el nitrógeno extra? Ya a mediados del siglo XX, Margaret Burbidge, Fred Hoyle y Hans Bethe explicaron cómo las estrellas sirven como fábricas de elementos: en su interior, carbono y oxígeno se convierten en nitrógeno. En las estrellas masivas en la etapa Wolf-Rayet este proceso es particularmente intenso. Poderosos vientos estelares expulsan el nitrógeno cocinado al espacio. Para explicar la radiación observada, cada una de estas galaxias debía tener unos 1650 de estos 'cocineros' trabajando simultáneamente. Sus esfuerzos combinados habrían sido suficientes para saturar de nitrógeno todo un cúmulo globular — un denso enjambre de cientos de miles de estrellas que aún hoy orbita alrededor de muchas galaxias.
El patrón químico — poco carbono, mucho nitrógeno, neón como el del Sol — coincide exactamente con lo que los astrónomos ven en las estrellas de los cúmulos globulares actuales. Resulta que las antiguas 'cocinas' galácticas prepararon los ingredientes para futuras generaciones de estrellas. La luz que viajó 13 mil millones de años nos trajo sus recetas.
La lente gravitacional en el cúmulo MACS J0416 amplificó la luz de algunas galaxias por un factor 100; sin este telescopio natural, habrían permanecido invisibles.
En la novela «Cegadora oscuridad» de Arthur C. Clarke, los extraterrestres eliminan estrellas para evitar que colapsen en agujeros negros. Aquí vemos que las estrellas, por el contrario, esparcen los elementos de la vida por el espacio, y es precisamente esa generosidad la que hace posible la diversidad química de las galaxias.