Telescopio Webb capta formación temprana de galaxias         

Por el Instituto Niels Bohr

31 de enero de 2023.

Un grupo de pequeñas galaxias, visto casi 13 mil millones de años atrás en el tiempo, probablemente en el proceso de formar una galaxia masiva. Los colores se componen de tres colores infrarrojos diferentes. La barra horizontal blanca muestra la escala de aproximadamente 20.000 años luz. Crédito: Shuowen Jin et al. 2023.

Astrónomos del Cosmic Dawn Center han revelado la naturaleza de la región más densa de galaxias vista con el telescopio espacial James Webb en el Universo primitivo. Encuentran que es probable que sea el progenitor de una galaxia masiva similar a la Vía Láctea, vista en un momento en el que todavía se está ensamblando a partir de galaxias más pequeñas. El descubrimiento corrobora nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias.

De acuerdo con nuestra comprensión actual de la formación de estructuras en el Universo, las galaxias se forman de manera jerárquica, con estructuras pequeñas que se forman primero en el Universo muy temprano, luego se fusionan para construir estructuras más grandes. Esta es la predicción de teorías y simulaciones por computadora, y se verifica mediante observaciones de galaxias en varias épocas de la historia del Universo.

Para observar el ensamblaje de las primeras estructuras, tenemos que mirar hacia atrás en el tiempo y, por lo tanto, lo más lejos posible. Pero estas fuentes son muy pequeñas y muy débiles, y su detección requiere tecnologías avanzadas.

En un nuevo estudio, se detectó el progenitor temprano de lo que hoy probablemente habrá evolucionado a una galaxia masiva del tamaño de la Vía Láctea. Este grupo de galaxias más pequeñas, denominado CGG-z5, se encontró a través del programa de observación llamado "CEERS" con el telescopio espacial James Webb, y se ve cuando el Universo tenía solo 1.100 millones de años, el 8% de su edad actual.

CGG-z5 se descubrió usando el código GalCluster, que fue creado por Nikolaj Sillassen, estudiante de maestría en Cosmic Dawn Center (DAWN).

“Desarrollé el software durante mis estudios para detectar este tipo de estructuras, y ahora lo aplicamos a los datos del programa CEERS”, dice Nikolaj Sillassen, quien ya encontró un grupo similar pero más cercano mientras probaba el software.

"Es fantástico ver lo útil que se está volviendo mi código".

Los miembros más brillantes del grupo de galaxias fueron descubiertos previamente con el Telescopio Espacial Hubble. Pero el programa CEERS reveló miembros nuevos y más pequeños.

"Los otros miembros del grupo son pequeños y débiles. Sin la sensibilidad y la resolución espacial de James Webb, simplemente no podríamos detectarlos", explica Shuowen Jin, Marie Curie Fellow en el Cosmic Dawn Center (DAWN) y autor principal del presente estudio.

Por supuesto, se desconoce exactamente cuál será el "futuro" del grupo de galaxias CGG-z5. En lugar de formar una sola galaxia, podría ser que el grupo evolucione en un gran cúmulo de galaxias en tiempos posteriores. Otra posibilidad más es que los miembros en realidad no estén tan juntos como parece, sino que sean parte de una estructura filamentosa que vemos de un extremo al otro.

Para distinguir entre estos escenarios, se necesitan observaciones más precisas que involucren la espectroscopia que consume más tiempo. Pero mientras tanto, hay ayuda disponible de simulaciones por computadora:

"Para comprender mejor la naturaleza y la evolución de CGG-z5, buscamos estructuras similares en simulaciones hidrodinámicas a gran escala", dice Aswin Vijiayan, becario postdoctoral en el Cosmic Dawn Center que realizó el análisis de simulación en el estudio. "Encontramos 14 estructuras que coinciden estrechamente con las propiedades físicas de nuestro grupo observado CGG-z5, y luego rastreamos la evolución de estas estructuras a lo largo del tiempo en las simulaciones, desde el Universo primitivo hasta la época actual.

Aunque el desarrollo exacto de la evolución de estas 14 estructuras es diferente, todas compartieron el mismo destino: Aproximadamente entre 500 y 1000 millones de años después, se fusionan para formar una sola galaxia que, para cuando el Universo tiene la mitad de su edad actual, tiene masas comparables a nuestra Vía Láctea.

"Dadas las predicciones de las simulaciones, es tentador especular que el sistema CGG-z5 también seguirá un camino evolutivo similar, y que capturamos el proceso de ensamblaje de pequeñas galaxias en una sola galaxia masiva", dice Shuowen Jin.

"Curiosamente, la cantidad de estos primeros grupos como CGG-z5 en un volumen dado de espacio es similar a la cantidad de galaxias masivas en tiempos cósmicos posteriores", dice Georgios Magdis, profesor asociado de DAWN y participante en el estudio. "Esto hace que los grupos fusionados sean atractivos como los principales progenitores de galaxias masivas en épocas posteriores".

Fuente:

https://phys.org/news/2023-01-webb-telescope-early-galaxy-formation.html