Los astrónomos descubren galaxias recién nacidas con el JWST        

Por: Instituto Niels Bohr.

22 de septiembre de 2023.

Una mirada a través del tiempo con el Telescopio Espacial James Webb. Crédito de la imagen: ESA/Webb, NASA y CSA, A. Martel.

Con el lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés), los astrónomos ahora pueden mirar tan atrás en el tiempo que se acercan al tiempo en donde se sospecha que surgieron las primeras galaxias. A lo largo de la mayor parte de la historia del Universo, las galaxias aparentemente tienden a seguir una estrecha relación entre la cantidad de estrellas que han formado y la cantidad de elementos pesados ​​que han formado, pero por primera vez, se observan señales de que esta relación entre la cantidad de estrellas y elementos no se cumple en las galaxias más primitivas. La razón es probablemente que estas galaxias simplemente están en proceso de creación y aún no han tenido tiempo de crear los elementos pesados.

El Universo está repleto de galaxias (inmensas colecciones de estrellas y gas) y, cuando se observa profundamente en el cosmos, las vemos de cerca y de lejos. Debido a que la luz pasa más tiempo hasta llegar a nosotros, cuanto más lejos está una galaxia, esencialmente estamos mirando hacia atrás en el tiempo, lo que nos permite construir una narrativa visual de su evolución a lo largo de la historia del Universo. Las observaciones han demostrado que durante los últimos 12 mil millones de años, las galaxias han estado viviendo su vida en una forma de equilibrio: parece haber una relación estrecha y fundamental entre, por un lado, cuántas estrellas han formado y, por otro lado, cuántos elementos pesados ​​han formado. En este contexto, "elementos pesados" significa todo lo que es más pesado que el hidrógeno y el helio.

Por lo tanto, las primeras galaxias no deberían estar "contaminadas" por elementos pesados. Pero hasta hace poco los astrónomos no habían podido mirar tan atrás en el tiempo. Además de estar lejos, la razón es que cuanto más viaja la luz por el espacio, más roja se vuelve. Para las galaxias más distantes hay que mirar hasta la parte infrarroja del espectro, y sólo con el lanzamiento del James Webb se obtuvo un telescopio lo suficientemente grande y sensible para ver tan lejos. Y el JWST no defraudó, ha batido varias veces su propio récord de galaxia más distante, y ahora parece que por fin los astrónomos están llegando a la época en la que se formaron algunas de las primeras galaxias.

En un reciente estudio liderado por expertos del Cosmic Dawn Center, afiliado al Instituto Niels Bohr, han investigado sobre la relación entre la masa estelar total de la galaxia y la cantidad de elementos pesados, en la cual se plantea que existe una compacta relación lineal: cuanto más masiva es la galaxia, más elementos pesados ​​hay. Pero esta relación ahora está siendo cuestionada por las últimas observaciones, en las cuales se demuestra que las galaxias resultaron tener, en promedio, cuatro veces menos cantidades de elementos pesados ​​que en el Universo posterior. Estos resultados contrastan marcadamente con el modelo actual, en el que las galaxias evolucionan en una forma de equilibrio a lo largo de la mayor parte de la historia del Universo.

Este resultado no es tan inesperado, ya que simulaciones previas habían predicho un comportamiento similar, pero la detección observacional cierra esa pequeña brecha de conocimiento, al comprobar lo formulado en los modelos previos. La explicación, como proponen los investigadores es que estamos presenciando galaxias en proceso de creación. La gravedad ha reunido las primeras acumulaciones de gas, que han comenzado a formar estrellas. Si las galaxias vivieran su vida sin perturbaciones, las estrellas las enriquecerían rápidamente con elementos pesados. Pero entre las galaxias en ese momento había grandes cantidades de gas “no contaminado”, que fluía hacia las galaxias más rápido de lo que las estrellas pueden mantener el ritmo.

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