Webb de la NASA levanta el telón sobre las primeras galaxias del universo
Días después del inicio oficial de las operaciones científicas, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA empujó a los astrónomos a un reino de galaxias primigenias, previamente ocultas hasta ahora fuera del alcance de todos los demás telescopios.
“Todo lo que vemos es nuevo. Webb nos muestra que hay un universo muy rico más allá de lo que imaginamos”, dijo Tommaso Treu de la Universidad de California en Los Ángeles, investigador principal de uno de los programas de Webb. “Una vez más, el universo nos sorprendió. Estas primeras galaxias son muy inusuales en muchos sentidos.
Dos trabajos de investigación, dirigidos por Marco Castellano del Instituto Nacional de Astrofísica en Roma, Italia, y Rohan Naidu del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica y el Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge, Massachusetts, se han publicado en Astrophysical Journal Letters.
Estos primeros resultados provienen de una iniciativa de investigación más grande de Webb que involucra dos programas de Early Release Science (ERS): el Encuesta espacial amplificada con lente Grism (GLASS)y el Investigación científica de la publicación temprana de la evolución cósmica (CEERS).
Con solo cuatro días de análisis, los investigadores encontraron dos galaxias inusualmente brillantes en las imágenes GLASS-JWST. Estas galaxias existieron alrededor de 450 y 350 millones de años después del Big Bang (con un corrimiento al rojo de alrededor de 10,5 y 12,5, respectivamente), aunque futuras mediciones espectroscópicas con Webb ayudarán a confirmarlo.
«Con Webb, nos sorprendió encontrar la luz estelar más distante que nadie había visto, solo unos días después de que Webb publicara sus primeros datos», dijo Naidu sobre la galaxia GLASS más distante, llamada GLASS-z12, que se cree que data. 350 millones de años después del Big Bang. El poseedor del récord anterior es la galaxia GN-z11, que existió 400 millones de años después del Big Bang (desplazamiento al rojo 11,1), y fue identificada en 2016 por el observatorio Hubble y Keck en programas de cielo profundo.
«Con base en todas las predicciones, pensamos que necesitábamos buscar en un volumen de espacio mucho mayor para encontrar esas galaxias», dijo Castellano.
“Estos avistamientos te dejarán boquiabierto. Es un capítulo completamente nuevo en la astronomía. Es como una excavación arqueológica, y de repente encuentras una ciudad perdida o algo que no conocías. Es simplemente asombroso”, agregó Paola Santini, cuarta autora de Castellano et al. Papel GLASS-JWST.
«Si bien las distancias de estas primeras fuentes aún no se han confirmado mediante espectroscopia, sus luminosidades extremas son un verdadero dolor de cabeza y desafían nuestra comprensión de la formación de galaxias», señaló Pascal Oesch, de la Universidad de Ginebra en Suiza, segundo autor del estudio, Naidu et al. . . papel.
Las observaciones de Webb empujan a los astrónomos hacia un consenso de que un número inusual de galaxias en el universo primitivo eran mucho más brillantes de lo esperado. Según los investigadores, esto facilitará que Webb encuentre aún más galaxias tempranas en estudios posteriores de cielo profundo.
“Hemos logrado algo increíblemente fascinante. Estas galaxias deberían haber comenzado a juntarse quizás solo 100 millones de años después del Big Bang. Nadie esperaba que la Edad Oscura terminara tan pronto”, dijo Garth Illingworth de la Universidad de California, Santa Cruz, miembro del equipo de Naidu/Oesch. «El universo primitivo habría tenido solo una centésima parte de su edad actual. Esa es una porción de tiempo en el cosmos en evolución de 13.800 millones de años.
Erica Nelson de la Universidad de Colorado, miembro del equipo de Naidu/Oesch, señaló que “nuestro equipo quedó impresionado al poder medir las formas de estas primeras galaxias; sus discos silenciosos y ordenados desafían nuestra comprensión de cómo se formaron las primeras galaxias en el universo primitivo abarrotado y caótico. Este notable descubrimiento de los discos compactos en un momento tan temprano solo fue posible gracias a las imágenes mucho más nítidas de Webb, en luz infrarroja, en comparación con el Hubble.
«Estas galaxias son muy diferentes de la Vía Láctea u otras galaxias grandes que vemos a nuestro alrededor hoy», dijo Treu.
Illingworth señaló que las dos galaxias brillantes descubiertas por estos equipos tienen mucha luz. Dijo que una opción es que podrían haber sido muy masivas, con muchas estrellas de baja masa, como las galaxias posteriores. Alternativamente, podrían ser mucho menos masivos, compuestos por muchas menos estrellas extraordinariamente brillantes, conocidas como estrellas de Población III. Teorizados durante mucho tiempo, serían las primeras estrellas nacidas, ardiendo a temperaturas abrasadoras y compuestas solo de hidrógeno primordial y helio, antes de que las estrellas pudieran cocinar elementos más pesados en sus hornos de fusión nuclear. No se observa ninguna estrella primordial tan extremadamente caliente en el universo local.
“De hecho, la fuente más distante es muy compacta, y sus colores parecen indicar que su población estelar está particularmente desprovista de elementos pesados e incluso puede contener algunas estrellas de Población III. Solo los espectros de Webb lo dirán”, dijo Adriano Fontana, segundo autor de Castellano et al. artículo y miembro del equipo GLASS-JWST.
Las estimaciones de distancia actuales de Webb a estas dos galaxias se basan en la medición de sus colores infrarrojos. Eventualmente, las mediciones espectroscópicas de seguimiento que muestren cómo la luz se ha estirado a través del universo en expansión proporcionarán una verificación independiente de estas mediciones cósmicas.
El telescopio espacial James Webb es el primer observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resolverá los misterios de nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense).
