El brillo de las galaxias jóvenes, las primeras, del universo, es mucho más alto de lo que debería, según la teoría. Este sorprendente hallazgo ha sido realizado por el telescopio James Webb, y hay una explicación que parece encajar bastante bien. Se debe al enorme brillo del gas alrededor del 90% de esas jóvenes galaxias…
El brillo de las galaxias más jóvenes del cosmos
El telescopio James Webb ha permitido descubrir que casi todas las galaxias jóvenes, las que se estaban formando en las primeras etapas, estaban repletas de impresionantes nubes de gas que brillaban con mucha más intensidad que las estrellas que se estaban formando en su interior. Esto podría ayudar a resolver un misterio que amenazaba con poner patas arriba nuestra comprensión de la cosmología. Algunas de esas galaxias se formaron apenas 500 millones de años después del Big Bang, y brillaban con tanta intensidad que no deberían existir.
Un brillo de esa magnitud debería venir solo de galaxias masivas, con tantas estrellas como la Vía Láctea. Sin embargo, estas galaxias se formaron en solo una fracción del tiempo que necesitó la nuestra. Esto amenazaba con poner patas arriba la comprensión que se tiene sobre la formación de las galaxias. De hecho, podría poner patas arriba, incluso, el Modelo Estándar, la herramienta con la que se puede explicar el universo. En ese modelo, se indica que solo unos pocos millones de años tras el Big Bang, la energía se condensó en materia.
A partir de esa materia, nacerían las primeras estrellas, pero a un ritmo lento. Cuando James Webb entró en funcionamiento y comenzó sus observaciones, por extraño que pueda parecer, observó demasiadas estrellas. Ahora, un grupo de investigadores tiene una posible explicación. Un gran grupo de galaxias, que vemos tal y como eran hace 12 000 millones de años, que, en un 90%, estaban inundadas en gas brillante. Ese gas, tras ser encendido por la luz de las estrellas en el entorno, desencadenó intensos episodios de formación de estrellas al enfriarse.
La interacción gravitacional como respuesta
En el estudio, los investigadores explican que las interacciones entre las galaxias vecinas son las responsables de ese brillo atípico observado en las primeras galaxias que aparecieron en el universo. El enorme aumento de formación de estrellas desencadenado por estas interacciones, además, podría explicar por qué estas galaxias, tan distantes, son más masivas de lo que se esperaba. Algo para lo que, desde que se detectase por primera vez, se han planteado diferentes explicaciones. Su presencia era todo un misterio porque no deberían existir.
Ahora, se plantea una solución que encaja con el conocimiento que tenemos del universo y que, además, abre las puertas a comprender mejor una etapa del universo que sigue siendo muy desconocida. Los investigadores han descubierto esas brillantes nubes de gas en los datos recogidos por el telescopio James Webb. Específicamente, los recogidos durante su Advanced Deep Extragalactic Survey (que se traduce aproximadamente como Campaña Avanzada Extragaláctica Profunda), que recogió mucha información valiosa de esas galaxias.
En esa campaña, se utilizaron tres instrumentos para recoger imágenes en el espectro infrarrojo y analizar el espectro de su luz. Al observar las frecuencias de luz emitidas, los investigadores han descubierto algo llamado características de emisión extremas. Son una señal clara de que el gas estaba capturando la luz de las estrellas cercanas y, después, volviéndola a emitir. El gas no puede emitir luz por sí mismo. Sin embargo, las estrellas jóvenes y masivas emiten la radiación adecuada para excitar ese gas, provocando que brille…
El brillo de las galaxias jóvenes se debe a sus estrellas
En esas galaxias jóvenes, naturalmente, había muchas estrellas masivas y jóvenes, que son una explicación fantástica sobre su inesperado brillo. Tras comparar el espectro de emisión, con aquel encontrado en galaxias más modernas, presentes en nuestro universo local, los investigadores descubrieron que el 1% tenía características parecidas. Por ello, han explicado que el estudio de estas galaxias más cercanas, mucho más fáciles de medir, permitirá obtener mucha información importante sobre esas galaxias jóvenes y la química del universo en sus inicios.
Los elementos químicos que componen todo lo que podemos tocar, en la Tierra y en el universo, salvo el hidrógeno y el helio, se originaron en el núcleo de las estrellas. Por lo que es importantísimo, añaden, comprender las condiciones en torno a galaxias y estrellas en las primeras etapas del cosmos. No solo porque permitirán comprender mejor cómo fueron los primeros momentos del universo, también porque ayudarán a entender por qué nuestro vecindario, el universo local, es como es. El telescopio James Webb tiene mucho trabajo por delante.
A pesar de que entró en funcionamiento en 2022, y que todavía tiene muchos años de funcionamiento por delante, ya está dejando hallazgos intrigantes y espectaculares. En los próximos años, gracias a los datos que está recogiendo, y los estudios que permitirá, se tendrá una imagen mucho más completa de cómo era el universo en su infancia. Quizá, incluso, se logre la ansiada detección de las primeras estrellas del universo, las estrellas de Población III, que solo pudieron formarse a partir de los elementos del Big Bang. Pero eso será una historia para otro momento…
Estudio
El estudio es A. Gupta, R. Jaiswar, V. Rodríguez-Gómez et al.; «MOSEL Survey: JWST Reveals Major Mergers/strong Interactions Drive the Extreme Emission Lines in the Early Universe». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 10 de noviembre de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Space
