El Universo primitivo era un lugar muy activo, especialmente cuando comenzaron a formarse estrellas y galaxias. Los astrónomos buscan ansiosamente la galaxia más lejana, esa elusiva “primera” en formarse. JWST es parte de esa búsqueda a través de su Encuesta de liberación temprana de evolución cósmica (CEERS).
Recientemente, los científicos anunciaron un candidato tentativo para el premio a la “galaxia más lejana”. Astrónomos apodado él “La galaxia de Maisie” y parecía que podría estar justo en medio de esa época temprana de la historia cósmica. Luego, se anunció otro incluso antes en el tiempo, con un corrimiento al rojo de z~16. Eso lo situaría a casi 13.800 millones de años luz de distancia, lo que parece bastante fantástico. Fueron hallazgos emocionantes. Pero necesitaban ser confirmados.
Persiguiendo la elusiva “galaxia más lejana”
Desde que el Telescopio Espacial Hubble comenzó a encontrar galaxias a grandes distancias cósmicas, ha habido una carrera para encontrar una en la época más temprana posible. Hacerlo con observaciones ópticas no es posible. Entonces, la mejor manera de determinar la distancia (y la edad) de todos los candidatos a “galaxias más tempranas” es mediante espectroscopia.
Eso es lo que hizo un equipo dirigido por el astrónomo Pablo Arrabal Haro (Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja en Tucson, AZ). Combinaron su trabajo con un equipo en Escocia y estudiaron el corrimiento al rojo de varias galaxias, incluida la galaxia de Maisie. Su artículo que describe el trabajo salió recientemente. Confirma que la galaxia de Maisie existió al menos 390 millones de años después del Big Bang. El estudio también muestra que la galaxia más lejana, llamada CEERS-93316, no está tan lejos como todo el mundo pensaba. Las primeras observaciones sugirieron que existió al menos 250 millones de años después del Big Bang.
El trabajo del equipo de Arrabal refutó la distancia de CEERS-93316 pero confirmó el lugar de la galaxia de Maisie en el Universo temprano. También da una idea de las condiciones tempranas de la historia cósmica. “Lo que distingue a la galaxia de Maisie y a CEERS2_588 de las pocas otras galaxias confirmadas en esa época del Universo es que son más luminosas”, dijo Arrabal Haro. “La confirmación de dos galaxias ultradistantes y muy luminosas refuerza la idea de un rápido crecimiento de las galaxias en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, lo cual es difícil de explicar con nuestros modelos actuales de formación de galaxias”.
Determinando la distancia a la galaxia más lejana
Para obtener estas distancias precisas, el equipo de investigación realizó estudios espectrales de seguimiento de estas dos galaxias. Eso les permitió obtener las mediciones de distancia más precisas posibles, según el coautor Jeyhan Kartaltepe del Instituto de Tecnología de Rochester. “Los espectros son la forma de confirmar realmente qué es el corrimiento al rojo de una galaxia”, explicó. “Para estas dos galaxias, la respuesta fue muy clara: los espectros parecen completamente diferentes. Confirmamos que la galaxia de Maisie tiene el alto corrimiento al rojo que pensábamos”.
La misma investigación refutó la distancia z~16 para CEERS-93316. Resulta que debido a una coincidencia que imitaba los colores de una galaxia con alto corrimiento al rojo, no tiene un corrimiento al rojo de z~16. Tiene un corrimiento al rojo más realista de z~4,9, una distancia de poco más de 12 mil millones de años luz. Eso significa que no es la galaxia más lejana (y por lo tanto no es la más antigua). Pero todavía es en ese período de tiempo cuando las primeras generaciones de estrellas y galaxias iluminaban el Universo naciente.
Las galaxias tempranas y sus episodios de formación estelar dicen mucho a los astrónomos sobre las condiciones del Universo temprano. En las primeras épocas, el Universo era una sopa de partículas de quarks. A medida que se expandió y enfrió, preparó el escenario para que existieran las primeras galaxias. No comenzaron como objetos llenos de estrellas con nubes de gas y polvo. Pero parece que se formaron rápidamente y los astrónomos quieren saber qué aceleró su nacimiento y evolución.
JWST lidera el camino
Estos descubrimientos y mediciones del JWST son un gran testimonio del poder de ese observatorio. Los científicos lo están utilizando para detectar las galaxias con mayor corrimiento al rojo, llevándolas más atrás en el tiempo. Esta es una gran parte de la misión científica del JWST: encontrar la galaxia más lejana, es decir, una que se encuentre casi en los albores del tiempo cósmico. Sus observaciones también deberían revelar con mayor detalle las condiciones del Universo temprano.
“Nos muestra cuán poderoso es el telescopio y su capacidad para hacer las cosas para las que fue construido”, dijo Kartaltepe. “En cierto modo, funciona incluso mejor de lo que esperábamos. Ya estamos aprendiendo mucho sobre el universo desde las primeras etapas de la misión del JWST. Creo que en el futuro podremos construir muestras grandes en áreas más grandes y realmente podremos profundizar en las características físicas de las galaxias en el universo primitivo”.
A medida que JWST se remonta a la infancia del Universo, podemos esperar ver más anuncios de galaxias tempranas. Con el tiempo, JWST, o un sucesor, encontrará esa elusiva “primera galaxia”. Ese descubrimiento dirá mucho sobre las condiciones que existían sólo unos cientos de millones de años después de que ocurriera el Big Bang.
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2023-09-20 02:15:48
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