Astrónomos detectan las galaxias más lejana del universo
Un equipo internacional de astrónomos ha dado caza, con la ayuda del telescopio espacial James Webb, a una pareja de galaxias que prosperó 300 millones de años después del big bang.
Por el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian
Esta imagen infrarroja del James Webb de la NASA fue tomada por la cámara NIRCam. En ella aparece la galaxia JADES-GS-z14-0 , que surgió 300 millones de años después nacimiento del universo. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA)
Un equipo internacional de astrónomos ha anunciado el descubrimiento de las dos galaxias más antiguas y distantes jamás vistas, que datan de solo 300 millones de años después del big bang, el punto inicial en el que se formó la materia, el espacio y el tiempo. De esto hace hace aproximadamente 13.800 millones de años.
Los resultados de la observación, obtenidos con el telescopio espacial James Webb de la NASA, marcan un importante hito en el estudio del universo primitivo.
Los descubrimientos fueron realizados por el equipo del James Webb Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Daniel Eisenstein, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CfA), es uno de los jefes de equipo JADES e investigador principal del programa de observación que sacó a la luz esta pareja de galaxias. Ben Johnson y Phillip Cargile, ambos investigadores del CfA, y Zihao Wu, estudiante de doctorado de Harvard en el CfA, también desempeñaron papeles importantes en la materiazación de este sensacional hallazgo.
Formación rápida de galaxias grandes y masivas en el universo temprano.
Debido a la expansión del universo, la luz de las galaxias lejanas sufre un corrimiento en su longitud de onda a medida que viajan por el espacio. Este efecto es tan extremo en el caso de estas dos galaxias que su luz ultravioleta se desplaza a longitudes de onda infrarrojas, donde solo el James Webb puede verlas. Como la luz tarda en viajar, las galaxias más lejanas también se ven como eran antes en el tiempo.
Las dos galaxias que han establecido el nuevo récord cósmico tienen el nombre de JADES-GS-z14-0 y JADES-GS-z14-1; la primera de ellas es la que se halla más lejos de nosotros. Además de haberse hecho con la plusmarca, JADES-GS-z14-0 llama la atención por lo grande y brillante que es.
"El tamaño de la galaxia claramente demuestra que la mayor parte de la luz está siendo producida por grandes cantidades de estrellas jóvenes", comenta Eisenstein. Y añade—: “En lugar de corresponderse de material cayendo sobre un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, lo cual aparecería mucho más pequeño".
La combinación de la extrema luminosidad y el hecho de que las estrellas jóvenes están alimentando esta alta luminosidad hace que JADES-GS-z14-0 sea la evidencia más impactante encontrada hasta ahora de la formación rápida de galaxias grandes y masivas en el universo temprano.
Resulta asombroso que el universo pueda crear una galaxia así en solo 300 millones de años.
“JADES-GS-z14-0 se convierte ahora en el arquetipo de este fenómeno"— afirma Stefano Carniani, de la Scuola Normale Superiore de Pisa, en Italia, autor principal del artículo que relata el descubrimiento. Y añade—: Es asombroso que el universo pueda crear una galaxia así en solo 300 millones de años”.
La evidencia de galaxias primitivas sorprendentemente vigorosas apareció incluso en las primeras imágenes del James Webb, y ha ido en aumento en los dos primeros años de la misión. Esta tendencia va en contra de las expectativas que la mayoría de los astrónomos tenían antes del lanzamiento del telescopio espacial sobre las teorías de formación de galaxias.
Los científicos utilizaron el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio espacial James Webb para obtener un espectro de la galaxia distante JADES-GS-z14-0, con el fin de medir con precisión su corrimiento al rojo y, por lo tanto, determinar su edad. Crédito: : NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
JADES-GS-z14-0 fue un rompecabezas para el equipo de JADES cuando la detectó por primera vez hace más de un año, ya que aparece lo suficientemente cerca en el firmamento de una galaxia en primer plano como para que el equipo no pudiera estar seguro de que los dos objetos no fueran vecinos. Pero en octubre de 2023, el equipo de JADES realizó imágenes aún más profundas —cinco días completos con la cámara del infrarrojocercano del James Webb en un solo campo—y utilizó filtros diseñados para aislar mejor las galaxias más primitivas.
Una señal de la emisión de átomos de hidrógeno e incluso de oxígeno en el cosmos primitivo.
“No podíamos encontrar la manera de explicar de una forma plausible que esta galaxia fuera simplemente una vecina de la galaxia más cercana», afirma Kevin Hainline, profesor de investigación de la Universidad de Arizona, en Estados Unidos.
La galaxia se encuentra en un campo en el que el instrumento de infrarrojo medio del JWST había realizado una observación ultraprofunda. Su brillo en longitudes de onda infrarrojas intermedias es una señal de la emisión de átomos de hidrógeno e incluso de oxígeno en el universo primitivo.
“A pesar de ser tan joven, la galaxia ya está trabajando duro para crear los elementos que nos son familiares en la Tierra”, afirma Wu, coautor de un segundo artículo sobre este hallazgo, dirigido por Jakob Helton, estudiante de posgrado de la Universidad de Arizona.
Con el ánimo por las nubes, el equipo de astrónomos obtuvo entonces un espectro de cada galaxia y confirmó sus sospechas de que JADES-GS-z14-0 era efectivamente una galaxia récord, y que la candidata más débil, JADES-GS-z14-1, estaba casi a la misma distancia.
Un tercer trabajo, dirigido por Brant Robertson, profesor de la Universidad de California-Santa Cruz, y Ben Johnson, ha estudiado la evolución de esta población antiquísima de galaxias. «Este asombroso objeto demuestra que la formación de galaxias en el universo primitivo es muy rápida e intensa— afirma Johnson. Y concluye—: Y el James Webb nos permitirá encontrar más de estas galaxias, quizá cuando el universo era aún más joven. Es una oportunidad maravillosa para estudiar cómo nacen las galaxias».
Información facilitada por el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Carniani, Stefano; Hainline, Kevin; D'Eugenio, Francesco; Eisenstein, Daniel J.; Jakobsen, Pete ; Witstok, Joris y otros. A shining cosmic dawn: spectroscopic confirmation of two luminous galaxies at z∼14. Astrophysics Data System (2024). DOI: 10.48550/arXiv.2405.18485
