El telescopio espacial James Webb de la NASA está planteando grandes preguntas sobre el universo primitivo.
En sus primeras imágenes, JWST capturó Lo que parecían ser enormes galaxias en el universo antiguo.. De hecho, esas galaxias parecían demasiado grandes para encajar en la teoría actual de los científicos sobre cómo creció el universo. Esto ha generado algunas preocupaciones de que es necesario reescribir la historia del universo primitivo.
Pero una nueva mirada a los datos antiguos del Telescopio Espacial Hubble cuenta otra historia. Quizás JWST no haya trastornado la cosmología tanto como temían algunos científicos. En cambio, las galaxias de aspecto enorme que vio JWST puede tener explicaciones más simples.
Los investigadores compartieron estos hallazgos en el informe del 9 de febrero. Cartas de revisión física.
JWST nos está brindando un nuevo lenguaje para comprender el universo temprano, dice Julián Muñoz. Es cosmólogo de la Universidad de Texas en Austin. “Antes de decir: ‘Oye, tenemos que deshacernos de todo lo que sabemos en cosmología’, debemos entender este lenguaje”.
Aquí, científicos de la Universidad de Texas en Austin buscan galaxias distantes en la primera imagen de campo profundo tomada por el Telescopio Espacial James Webb. Esos datos se publicaron en julio de 2022. Nolan Zunk/Univ. de Texas en Austin ‘Rompedores del Universo’
El problema comenzó casi tan pronto como JWST miró por primera vez el universo distante.
Cuando este telescopio mira objetos distantes, los ve tal como aparecieron en el pasado. ¿Por qué? Porque la luz de objetos tan lejanos ha tardado tanto en llegar a la Tierra. Entonces, cuando JWST observa el cosmos más distante, ve las cosas como eran poco después del Big Bang.
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Las primeras vistas del JWST de regiones tan antiguas y distantes del espacio fueron confusas en dos sentidos.
Primero, algunas de sus imágenes contenían una gran cantidad de galaxias. De hecho, mucho más de lo que los astrónomos creían posible hasta ahora.
En segundo lugar, un puñado de esas galaxias parecían tener una masa monstruosa. Todos estos se remontan a los primeros 700 millones de años del universo. Y pesaban hasta 100 veces más de lo que los científicos creían posible en aquel entonces. Por esa razón, estas galaxias fueron denominadas “rompedores del universo.”
Nuestra comprensión actual de cómo creció el universo es la siguiente. Primero, la materia oscura colapsó en grupos gigantes conocidos como halos. Esto ocurrió en los primeros cientos de millones de años después del Big Bang. La gravedad de los halos luego atrajo materia normal. Esto eventualmente formó estrellas y galaxias.
Esto habría llevado tiempo. La materia se habría agrupado lentamente, formando eventualmente galaxias cada vez más grandes. De ser cierto, las galaxias gigantes que JWST espió tan poco después del Big Bang no deberían ser posibles.
Seis galaxias distantes (puntos rojos) parecen ser demasiado masivas para que la ciencia actual pueda explicarlas. Pero uno de estos “rompeuniversos” (fila superior, imagen del medio) no está tan lejos como se pensaba originalmente.NASA, ESA, CSA, I. LABBÉ/SWINBURNE UNIV. DE TECNOLOGÍA; PROCESAMIENTO DE IMAGEN: G. BRAMMER/COSMIC DAWN CENTER/INSTITUTO NIELS BOHR/UNIV. DE COPENHAGUE
Es más, la historia actual del universo no predice suficientes halos de materia oscura en el universo temprano como serían necesarios para construir las muchas galaxias grandes que vio JWST.
Desde ese punto de vista, las cosas parecen bastante espantosas para la teoría actual de los científicos sobre cómo evolucionó el universo.
Pero Muñoz y sus colegas creen que es demasiado pronto para desbaratar nuestra imagen actual de cómo evolucionó nuestro universo. Quizás, dicen, los científicos simplemente deban ser más cuidadosos al interpretar los datos del JWST.
El Hubble pesa
El grupo de Muñoz decidió comprobar los resultados del JWST utilizando datos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Hubble es mayor. Y su “vista” no es tan buena. Por lo tanto, no puede ver tan atrás en el tiempo como JWST. Pero ambos instrumentos pueden capturar la luz de las galaxias en una era. Esa era abarca aproximadamente entre 450 y 750 millones de años después del Big Bang. JWST ve esas galaxias en luz infrarroja. Hubble ve su luz ultravioleta.
Si realmente hubiera 10 veces más estructuras de materia oscura en el universo primitivo de lo que pensábamos, “habría 10 veces más galaxias en las imágenes de James Webb”, dice Muñoz. Y, añade, “también habría 10 veces más galaxias en el Hubble [data].”
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Pero eso no es lo que muestran los datos del Hubble.
El equipo contó cuántas galaxias vio el Hubble en un amplio rango de brillo. Luego, intentaron añadir más halos de materia oscura a su modelo del universo primitivo. Si agregaran suficientes halos para coincidir con los datos del JWST, su modelo no podría coincidir con los datos del Hubble.
Entonces… ¿en qué telescopio debemos confiar?
JWST es el más poderoso de los dos. Simplemente puede ver más galaxias que el Hubble a una distancia determinada. Pero el Hubble lleva mucho más tiempo observando el universo, señala Muñoz. JWST comenzó a recopilar datos recién en 2022. El Hubble ha estado observando el cosmos desde 1990. Esto significa que, en este momento, los datos del Hubble reflejan de manera más confiable lo que hay ahí fuera, sostiene Muñoz.
Por esa razón, los investigadores sugieren buscar otras explicaciones para las extrañas galaxias de JWST, aquellas que no impliquen reescribir la historia del universo con nueva física.
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¿Qué está sucediendo?
Los científicos pensaban que las galaxias en las imágenes del JWST eran supermasivas. Se veían súper brillantes. Pero tal vez haya alguna otra razón para su brillo.
Las condiciones en el universo primitivo podrían haber sido diferentes a las posteriores. Esto pudo haber permitido que el gas y el polvo se convirtieran en estrellas de manera mucho más eficiente de lo que se pensaba. Quizás una formación estelar tan rápida creó los objetos extrañamente brillantes que ve JWST.
La formación estelar también podría haber sido más episódico. Es decir, es posible que haya habido períodos tranquilos con poca formación estelar, seguidos de períodos llenos de formación estelar rápida. Las estrellas de cada estallido de formación estelar tendrían todas ellas cerca de la misma edad. Entonces todas morirían como supernovas explosivas aproximadamente al mismo tiempo, una tras otra. En ese caso, JWST podría simplemente estar capturando algunas galaxias en estos momentos de intenso brillo.
JWST escaneó una franja de cielo (en la imagen) que ha revelado cientos de galaxias que parecen fecharse dentro de los 650 millones de años del Big Bang. Los puntos rojizos son las galaxias más distantes.NASA, ESA, CSA, M. Zamani/ESA y Webb
También es posible que parte de la luz que JWST ve en estas galaxias tempranas provenga de sus centros. Allí, los agujeros negros supermasivos podrían estar atiborrándose de la materia que los rodea. Ese festín frenético arrojaría mucha luz. Y eso, en general, podría hacer que una galaxia parezca súper brillante.
Otros investigadores están impresionados por lo que encontró el equipo de Muñoz. “Es muy inteligente observar la región de superposición [between Hubble and JWST]”, dice Priyamvada Natarajan. Es astrofísica teórica en la Universidad de Yale.
Pero Erica Nelson señala que el cosmos aún no es del todo seguro. Nelson es astrofísico de la Universidad de Colorado Boulder. Ella formó parte del equipo que identificó por primera vez a los “rompeuniversos”. Si alguno de estos objetos es realmente tan masivo como parece, dice, “es un problema”.
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2024-04-22 10:30:00
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