JWST encuentra la galaxia más distante conocida hasta el momento
Por: Universidad de Cambridge.
30 de mayo de 2024
JADES-GS-z14-0 (que se muestra en la imagen extraíble), tenía un desplazamiento al rojo de 14,32 (+0,08/-0,20), lo que la convierte en la actual poseedora del récord de la galaxia más distante conocida. Esto corresponde a menos de 300 millones de años después del Big Bang. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, B. Robertson (UC Santa Cruz), B. Johnson (CfA), S. Tacchella (Cambridge), P. Cargile (CfA).
Las dos galaxias más antiguas y distantes confirmadas hasta ahora, que datan de sólo 300 millones de años después del Big Bang, han sido descubiertas utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, anunció hoy un equipo internacional de astrónomos. Encontradas en una región cercana al campo ultraprofundo del Hubble por el equipo JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), estas galaxias marcan un hito importante en el estudio del Universo temprano.
Debido a la expansión del Universo, la luz de las galaxias distantes se extiende a longitudes de onda más largas a medida que viaja, un efecto conocido como corrimiento al rojo. En estas galaxias, el efecto es extremo, se extiende en un factor de 15 y mueve incluso la luz ultravioleta de las galaxias a longitudes de onda infrarrojas donde solo JWST tiene la capacidad de verla. La teoría moderna sostiene que las galaxias se desarrollan en regiones especiales donde la gravedad ha concentrado el gas cósmico y la materia oscura en densos grumos conocidos como "halos".
Estos halos evolucionaron rápidamente en el Universo temprano, fusionándose rápidamente en colecciones de materia cada vez más masivas. Este rápido desarrollo es la razón por la que los astrónomos están tan ansiosos por encontrar galaxias aún más antiguas: cada pequeño incremento lleva nuestros ojos a un período menos desarrollado, donde las galaxias luminosas son aún más distintivas e inusuales. Las dos galaxias recién descubiertas han sido confirmadas espectroscópicamente. De acuerdo con la práctica de denominación estándar de la colaboración, las galaxias ahora se conocen como JADES-GS-z14-0 y JADES-GS-z14-1, siendo la primera la más distante de las dos.
Además de ser el nuevo poseedor del récord de distancia, JADES-GS-z14-0 destaca por su tamaño y brillo. JWST mide la galaxia con más de 1.600 años luz de diámetro. Muchas de las galaxias más luminosas producen la mayor parte de su luz a través del gas que cae en un agujero negro supermasivo, produciendo un quásar, pero con este tamaño JADES-GS-z14-0 no puede ser esto. En cambio, los investigadores creen que la luz la producen estrellas muy jóvenes.
La combinación de la alta luminosidad y el origen estelar hacen de JADES-GS-z14-0 la evidencia más distintiva encontrada hasta ahora de la rápida formación de galaxias grandes y masivas en el Universo temprano. Esta tendencia va en contra de las expectativas anteriores al JWST sobre las teorías de formación de galaxias. La evidencia de galaxias tempranas sorprendentemente vigorosas apareció incluso en las primeras imágenes del JWST y ha ido aumentando en los dos primeros años de la misión.
A pesar de su luminosidad, JADES-GS-z14-0 fue un enigma para el equipo JADES cuando lo detectaron por primera vez hace más de un año, ya que aparece lo suficientemente cerca en el cielo de una galaxia en primer plano que el equipo no podía estar seguro de que dos no eran vecinos. Pero en octubre de 2023, el equipo de JADES realizó imágenes aún más profundas (cinco días completos con la cámara de infrarrojo cercano JWST en un solo campo) para formar el "Campo de orígenes de JADES". Con el uso de filtros diseñados para aislar mejor las galaxias más tempranas, creció la confianza en que JADES-GS-z14-0 estaba realmente muy distante.
Afortunadamente, la galaxia cayó en una región donde el equipo había realizado imágenes ultraprofundas con el instrumento de infrarrojo medio JWST. La galaxia era lo suficientemente brillante como para ser detectada con una luz de 7,7 micrones, con una intensidad más alta de lo que predeciría la extrapolación de longitudes de onda más bajas.
Estos resultados de imágenes combinados convencieron al equipo de incluir la galaxia en lo que estaba previsto que fuera la observación final de JADES, una campaña de 75 horas para realizar espectroscopia en galaxias tempranas débiles. La espectroscopia confirmó sus esperanzas de que JADES-GS-z14-0 fuera de hecho una galaxia sin precedentes y que la candidata más débil, JADES-GS-z14-1, estuviera casi a la misma distancia.
"Simplemente no pudimos ver ninguna manera plausible de explicar que esta galaxia fuera simplemente una vecina de la galaxia más cercana", dijo el Dr. Kevin Hainline, profesor de investigación de la Universidad de Arizona. Más allá de la confirmación de la distancia, la espectroscopia permite conocer mejor las propiedades de las dos galaxias. Al ser comparativamente brillante, JADES-GS-z14-0 permitirá un estudio detallado.
"Podríamos haber detectado esta galaxia incluso si fuera 10 veces más débil, lo que significa que podríamos ver otros ejemplos aún antes en el Universo, probablemente en los primeros 200 millones de años", dice Brant Robertson, profesor de astronomía y astrofísica de la Universidad de California-Santa Cruz, y autor principal de un tercer artículo sobre el estudio del equipo sobre la evolución de esta población temprana de galaxias. Robertson asevera que "el Universo primitivo tiene mucho más que ofrecer".
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