Desde que el Telescopio Espacial James Webb comenzó a operar hace dos años, los astrónomos lo han estado utilizando para saltar uno al otro millones de años atrás, hacia el momento que llaman el amanecer cósmico, cuando se formaron las primeras estrellas y galaxias.
El mes pasado, un equipo internacional realizando investigaciones como parte de la Encuesta Avanzada Extragaláctica Profunda de JWST, o JADES, dijo que había identificado la galaxia más temprana y distante encontrada hasta ahora: un manchón de color en forma de plátano que mide 1,600 años luz de ancho. Ya estaba brillando con intensa luz estelar cuando el universo estaba en su relativa infancia, con solo 290 millones de años, dijeron los astrónomos.
La nueva galaxia, conocida como JADES-GS-z14-0, es uno de una serie de descubrimientos de Webb, incluidas galaxias tempranas y agujeros negros, que desafían los modelos convencionales de cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias.
“Este descubrimiento demuestra que las galaxias luminosas ya estaban en su lugar 300 millones de años después del Big Bang y son más comunes de lo esperado”, escribieron los investigadores en un artículo publicado en un archivo en línea de física.
“Los modelos de formación de galaxias tendrán que abordar la existencia de tales galaxias grandes y luminosas tan temprano en la historia cósmica”, dijeron los autores, liderados por Stefano Carniani, profesor en la Universidad Scuola Normale Superiore en Pisa, Italia.
La galaxia fue detectada por primera vez durante un estudio espacial profundo con la Cámara de Infrarrojo Cercano de Webb, uno de los instrumentos principales del telescopio. Dentro de una porción del cielo del sur conocida como el Campo de Origen de Jades, que tiene aproximadamente un cuarto del tamaño de una luna llena, los científicos encontraron 11 galaxias que parecían datar de cuando el universo tenía menos de 400 millones de años, mucho más de lo que esperaban.
Estudios posteriores realizados por el Dr. Carniani y sus colegas con el espectrógrafo infrarrojo del telescopio revelaron que la longitud de onda de la luz de JADES-GS-z14-0 se había estirado más de 15 veces debido a la expansión del universo (un corrimiento al rojo de 14, para usar la jerga astronómica), similar a como el tono de una sirena se vuelve más bajo a medida que se aleja a gran velocidad. Eso significa que la luz ha estado viniendo hacia nosotros durante 13.5 mil millones de años, desde poco después de que comenzara el universo. (El universo tiene aproximadamente 13.8 mil millones de años, según cálculos cosmológicos).
La luz de la galaxia se dispersa sobre una región difusa, lo que indica que el resplandor provenía de estrellas, no del agujero negro. Su brillo correspondía a la producción de cientos de millones de soles, una cantidad asombrosa que se formó y se ensambló en solo 290 millones de años.
La luz de las estrellas también contenía firmas espectrales de oxígeno, que no existía cuando el universo nació. Eso significa que las estrellas en esa galaxia ya habían experimentado varios ciclos de nacimiento, muerte y renacimiento, que han enriquecido al universo con los elementos pesados que necesitamos para evolucionar y existir.
Cómo ocurrió eso en tan poco tiempo es un misterio, uno de los enigmas en un cielo lleno de ellos. Algunos astrónomos han sugerido que los agujeros negros supermasivos, formados a partir del colapso de nubes de gas primordial, podrían haber servido como las semillas de las galaxias.
En una publicación en un blog, el Dr. Carniani y Kevin Hainline de la Universidad de Arizona, otro miembro del equipo de JADES, escribieron: “Es probable que los astrónomos encuentren muchas galaxias luminosas similares, posiblemente en momentos aún más tempranos, en la próxima década con Webb. ¡Estamos emocionados de ver la extraordinaria diversidad de galaxias que existían en el Amanecer Cósmico!”