JWST observa por primera vez el nacimiento de las primeras galaxias en el Universo temprano      

Por: NASA.

23 de mayo de 2024

Representación artística del gas que se acumula y acreta en una mini-galaxia en proceso de construcción. Si bien así es como se forman las galaxias según teorías y simulaciones por computadora, en realidad nunca se había presenciado. Crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI).

Los investigadores que analizan datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA han identificado tres galaxias que pueden estar formándose activamente cuando el Universo tenía sólo entre 400 y 600 millones de años. Los datos del Webb muestran que estas galaxias están rodeadas de gas que los investigadores sospechan que es casi exclusivamente hidrógeno y helio, los primeros elementos que existieron en el cosmos.

Los instrumentos del JWST son tan sensibles que pudieron detectar una cantidad inusual de gas denso que rodea estas galaxias. Es probable que este gas acabe impulsando la formación de nuevas estrellas en las galaxias. Esta detección marca un hito, por primera vez en la historia de la Astronomía, los investigadores del Instituto Niels Bohr han presenciado el nacimiento de tres de las galaxias más antiguas del Universo, hace entre 13,3 y 13,4 mil millones de años, si bien parece mucho tiempo, corresponde a galaxias que se forman durante el primer 3-4% de la vida total del Universo de 13.800 millones de años.

“Nos estamos alejando de una imagen de las galaxias como ecosistemas aislados. En esta etapa de la historia del Universo, todas las galaxias están íntimamente conectadas al medio intergaláctico con sus filamentos y estructuras de gas prístino”, añadió Simone Nielsen, coautora y estudiante de doctorado que también trabaja en el Centro del Amanecer Cósmico (DAWN) de la Universidad de Copenhague.

"Se podría decir que estas son las primeras imágenes 'directas' de la formación de galaxias que hemos visto. Mientras que James Webb nos había mostrado anteriormente galaxias tempranas en etapas posteriores de evolución, aquí somos testigos de su nacimiento y, por lo tanto, de la formación de galaxias”, afirma el profesor adjunto Kasper Heintz del Instituto Niels Bohr, que dirigió el nuevo estudio.

En las imágenes del JWST, las galaxias parecen tenues manchas rojas, razón por la cual los datos adicionales, conocidos como espectros, fueron fundamentales para las conclusiones del equipo. Esos espectros muestran que la luz de estas galaxias está siendo absorbida por grandes cantidades de gas hidrógeno neutro. "El gas debe estar muy extendido y cubrir una fracción muy grande de la galaxia", dijo Darach Watson, coautor y profesor de DAWN. “Esto sugiere que estamos viendo el ensamblaje de gas hidrógeno neutro en galaxias. Ese gas se enfriará, se agrupará y formará nuevas estrellas”.

El Universo era un lugar muy diferente varios cientos de millones de años después del Big Bang durante un período conocido como la Era de la Reionización. El gas entre estrellas y galaxias era en gran medida opaco. El gas en todo el Universo sólo se volvió completamente transparente unos mil millones de años después del Big Bang. Las estrellas de las galaxias contribuyeron a calentar e ionizar el gas que las rodea, lo que provocó que el gas eventualmente se volviera completamente transparente.

Al comparar los datos del JWST con los modelos de formación estelar, los investigadores también descubrieron que estas galaxias tienen principalmente poblaciones de estrellas jóvenes. "El hecho de que estemos viendo grandes reservas de gas también sugiere que las galaxias aún no han tenido tiempo suficiente para formar la mayoría de sus estrellas", añadió Watson. El equipo de investigación ya ha solicitado más tiempo de observación con el Telescopio Espacial James Webb, con la esperanza de ampliar su nuevo resultado y aprender más sobre la época más temprana de la formación de galaxias.

Webb no sólo está cumpliendo los objetivos de la misión que impulsaron su desarrollo y lanzamiento, sino que los está superando. "Antes de Webb era imposible obtener imágenes y datos de estas galaxias distantes", explicó Gabriel Brammer, coautor y profesor asociado de DAWN. "Además, teníamos una buena idea de lo que íbamos a encontrar cuando vislumbramos los datos por primera vez: casi estábamos haciendo descubrimientos a simple vista"

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