Los astrónomos que usan el telescopio espacial James Webb de la NASA han hecho un descubrimiento notable de una población separada de galaxias que son sorprendentemente claras para su edad estimada. En una encuesta sobre más de 500 arcmintas cuadradas del aire, el telescopio identificó 300 objetos excepcionalmente luminosos, que posiblemente reformaron nuestra comprensión de los años de formación del universo.
La identificación de estas galaxias no era una tarea simple. Investigadores de la Universidad de Missouri utilizaron una técnica avanzada que se conoce como el método de deserción. Con este enfoque, los científicos pueden detectar galaxias que se manifiestan en luz roja y, sin embargo, desaparecen en longitudes de onda azules debido al fenómeno de «Lyman Break». Esto sucede cuando el gas de hidrógeno se absorbe ligeramente, lo que resulta en un cambio de luz dramático al espectro rojo si las galaxias se retiran a la distancia, un proceso conocido como cambio rojo. Cuanto más lejos sea una galaxia de nosotros, mayor es su cambio rojo, lo que significa que estas galaxias son una visión del cosmos temprano.
«Detectar galaxias con un alto desplazamiento al rojo significa que en esencia volvemos a cuando nacieron las primeras estrellas y galaxias», explica Bangzheng «Tom» Sun, el autor principal del estudio y un doctorado. Estudiante en Missouri.
De los 300 candidatos de luz identificados, más del 80 por ciento se clasificaron como «objetos extremadamente rojos», con el brillo en un filtro infrarrojo que fue más de dos tamaños más alto que en el otro. El instrumento de infrarrojo medio (MIRI) del WebB ha mejorado aún más el análisis, para que los investigadores puedan profundizar en la distribución de energía espectral (SED) de cada Vía Láctea en relación con la identificación de una huella digital única que revela su brillo sobre diferentes longitudes de onda. Esta información crítica ayuda a estimar la distancia, la edad y la masa estelar de una galaxia.
Sorprendentemente, el estudio reveló que aproximadamente dos tercios de las galaxias estaban más cerca de la distancia, con cambios rojos que varían de 1 a 4, sin embargo, alrededor del 7 por ciento mostró signos de distancias más grandes, lo que indicaba su origen en la infancia del universo. Una galaxia particularmente extraordinaria, confirmada por el espectrógrafo de infrarrojos cercanos de Webb, se encuentra en un cambio rojo de 8,679 y data de solo 600 millones de años después del Big Bang. Esta Vía Láctea brilla con una magnitud ultravioleta de –22.4 y tiene una masa estelar de alrededor de 1.300 millones de veces que la de nuestro sol.
La claridad inesperada de estos candidatos en el universo temprano plantea preguntas importantes. Algunas galaxias muestran magnitudes ultravioletas mayores que –23 y masas estelares que superan los 30 mil millones de soles. Si la investigación adicional justifica a estos candidatos como galaxias tempranas reales, los astrónomos pueden tener que reconsiderar las teorías existentes sobre el ritmo y la escala de las galaxias en el universo temprano. «Estos objetos misteriosos son sistemas estrella candidatos en el universo temprano», dijo el coautor y profesor Astronomy Haojing Yan. «Si incluso algunos de estos objetos resultan ser lo que creemos que son, nuestro descubrimiento podría desafiar las ideas actuales sobre cómo se han formado galaxias en el universo temprano».
El proceso de comprender completamente estos objetos inusuales es complicado y metódico. Inicialmente, los científicos navegan por las imágenes de Webb para determinar las galaxias. El posterior conjunto SED ofrece ideas valiosas, pero carece de la precisión para la confirmación absoluta. La espectroscopía, que divide la luz en las longitudes de onda de sus componentes para revelar diferentes firmas, representa el estándar de oro al determinar las características verdaderas de un objeto. «Uno de nuestros objetos ya ha sido confirmado por la espectroscopía como un Melkweg temprano», explicó Sun. Sin embargo, esta mera confirmación es insuficiente; Se necesitan validaciones adicionales para determinar si las teorías prevalecientes requieren ajuste.
Detectar tales galaxias luminosas poco después de que existan Big Bang no contradice los modelos cosmológicos existentes, pero conduce a una reevaluación. Si se validan más candidatos, las implicaciones pueden llevar a que los astrónomos revisen su comprensión de la rapidez con que las galaxias pueden crecer tanto en masa como en brillo durante los primeros mil millones de años del universo.
Los resultados de esta investigación pueden no solo ofrecer nuevas ideas, sino también refinar métodos para futuros estudios astronómicos. Al identificar estas galaxias inesperadamente claras, los investigadores esperan recopilar más revelaciones sobre la formación de estrellas, las galaxias y la evolución cósmica dentro de la línea de tiempo temprana del universo. En futuras exploraciones, estos descubrimientos podrían servir como una guía para diseñar nuevos observatorios espaciales, lo que intensifica nuestra comprensión del origen y la evolución del universo.
