El telescopio James Webb ha observado un protocúmulo de galaxias. Es algo que no se había logrado hasta la fecha y que supone una demostración más de la capacidad del telescopio. Por supuesto, supone un paso más en entender las primeras etapas del universo y las galaxias…
Un protocúmulo de galaxias visto poco después del Big Bang
Todas las galaxias gigantes han sido, en algún momento, mucho más pequeñas y diferentes. El telescopio espacial James Webb ha comenzado a aportar información sobre los primeros años en la historia del cosmos. Algo que, hasta ahora, estaba fuera de nuestro alcance. Sus observaciones han permitido observar la formación y ensamblaje de las galaxias. Por primera vez, se ha confirmado la existencia de un protocúmulo de siete galaxias. Está a una distancia de desplazamiento al rojo 7,9. O lo que es lo mismo, 650 millones de años tras el Big Bang.
Apoyándose en los datos recogidos hasta el momento, los investigadores han calculado cómo se desarrollará el naciente cúmulo. Han determinado que, probablemente, alcanzará una masa y tamaño similar al del Cúmulo de galaxias Coma. Es un cúmulo gigantesco en el universo moderno. El cúmulo de Coma está formado por más de 1000 galaxias, está a 323 millones de años-luz de la Tierra y su diámetro es de unos 20 millones de años-luz. Así que el interés de los investigadores en esta formación de galaxias no es sorprendente.
Explican que es un lugar muy especial, en el que se observa una evolución acelerada de galaxias. El telescopio James Webb ha sido capaz de medir las velocidades de las siete galaxias, permitiendo confirmar que están ligadas en un protocúmulo. Así lo ha explicado Takahiro Morishita, autor jefe del estudio en el que se detalla la observación. Las precisas mediciones tomadas por NIRSpec, el instrumento del JWST que observa el espectro infrarrojo cercano, han sido claves para confirmar las características del grupo de galaxias.
Pistas sobre las grandes formaciones de galaxias
Se ha logrado confirma la distancia del conjunto de galaxias y la alta velocidad a la que se mueven en un halo de materia oscura. Se desplazan a más de 3 218 000 km/h (unos 1000 kilómetros por segundo). Los datos han permitido crear un modelo y detallar el desarrollo futuro del grupo, llegando hasta la época presente. La predicción de que este protocúmulo de galaxias se parecerá al cúmulo de Coma quiere decir que, en algún momento, estará entre los grupos de galaxias más densos conocidos, contará con miles de galaxias.
Los científicos explican que estas lejanas galaxias se ven como gotas de agua en ríos diferentes. Del mismo modo, ven que con el tiempo se convierten en parte de un río mucho más grande. Los cúmulos de galaxias están entre las mayores concentraciones de masa que se pueden encontrar en el universo. Puede afectar a la curvatura del tejido del espacio-tiempo de una manera dramática. Esta curvatura, llamada lente gravitacional, puede tener un efecto de lupa para los objetos que están más allá del cúmulo, permitiendo observar más lejos.
Es posible usar ese cúmulo como una lupa gigante. El equipo de investigación ha sido capaz de utilizar este efecto, observando el Cúmulo de Pandora para observar el protocúmulo. En este caso, incluso los potentes instrumentos del telescopio James Webb necesitan la ayuda de la naturaleza para poder ver tan lejos. El estudio de cómo se formaron grandes cúmulos, como el de Pandora o Coma, ha sido difícil por la expansión del universo. Estira la luz más allá de la longitud de onda visible y la desplaza hacia el infrarrojo.
No será el único protocúmulo de galaxias
Hasta ahora, faltaban los datos de alta resolución del telescopio Webb. Sus instrumentos infrarrojos se han desarrollado, específicamente para rellenar estos huecos en el inicio de la historia del universo. Las siete galaxias confirmadas por el JWST fueron definidas en un principio como candidatas para observación a partir de los datos del programa Frontier Fields del telescopio espacial Hubble. El programa dedicó tiempo de observación del telescopio Hubble al uso de lentes gravitacionales, para poder observar galaxias lejanas con más detalle.
Sin embargo, como Hubble no puede observar más allá del infrarrojo cercano, hay un máximo en cuanto al nivel de detalle que puede observar. Webb ha continuado la investigación, centrándose en las galaxias analizadas por Hubble y recogiendo datos espectroscópicos detallados además de imágenes. El equipo de investigación espera que la futura colaboración entre el telescopio James Webb y el telescopio espacial Nancy Grace Roman (que observará grandes regiones del firmamento) permita obtener más resultados sobre protocúmulos de galaxias.
El telescopio Nancy Grace Roman será capaz de ver más de 200 veces el espacio que Hubble observa en infrarrojo… ¡en una sola imagen! Será capaz de identificar muchos candidatos de posibles protocúmulos de galaxias, que Webb podrá observar para confirmar con sus instrumentos. El telescopio Nancy Grace Roman se lanzará en mayo de 2027. Los investigadores explican que el pequeño protocúmulo de galaxias ha permitido demostrar la capacidad de analizar la presencia de materia oscura y detallar la historia de la infancia del universo.
Estudio
El estudio es T. Morishita, G. Roberts-Borsani, T. Treu et al.; «Early Results from GLASS-JWST. XIV. A Spectroscopically Confirmed Protocluster 650 Million Years after the Big Bang». Publicado en la revista The Astrophyisical Journal Letters el 24 de abril de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: NASA
