El telescopio James Webb (JWST) ha propiciado el descubrimiento de la segunda galaxia más lejana observada hasta la fecha. En esa misma región del espacio, y a partir de esos mismos datos, también se ha descubierto la cuarta más lejana. Ambas están en la región del Cúmulo de Pandora…
La segunda galaxia más lejana descubierta gracias al telescopio James Webb
Un equipo de investigadores ha utilizado la observación de campo profundo, del telescopio James Webb, del Cúmulo de Pandora, también llamado Abell 2744. Se trata de un cúmulo de galaxias que, ahora, ha sido observado en gran detalle. Los astrónomos han logrado confirmar la distancia de estas dos viejas galaxias y han deducido sus propiedades a partir de los datos de espectroscopia. Es decir, la información sobre la luz que emiten en el espectro electromagnético, recogida por James Webb. Las vemos tal y como eran hace 13 400 millones de años.
Estas galaxias, tremendamente lejanas, ofrecen pistas sobre las condiciones en las que se formaron las primeras galaxias del universo. A diferencia de otras, confirmadas en distancias similares, que aparecen como puntos rojos, estas dos nuevas galaxias son más grandes. Una aparece con una forma similar a la de un cacahuete, y la segunda tiene una forma esférica. Los investigadores inciden en que se sabe poco de la infancia del universo. La única manera de entender mejor esa época es con descubrimientos como estos.
El descubrimiento de la segunda galaxia más lejana (y también el de la cuarta), permiten poner a prueba la formación de galaxias y su crecimiento en aquel entonces. Antes de este análisis, solo se sabía de tres galaxias, que estuviesen confirmadas, en una distancia tan extrema. El estudio de estas nuevas galaxias, y sus propiedades, permite ver, explican los investigadores, la diversidad de galaxias en la infancia del cosmos y lo mucho que queda por aprender. Estamos ante dos galaxias vistas tal y como eran cuando el universo tenía 330 millones de años.
Dos galaxias tremendamente jóvenes (y lejanas)
Es decir, la luz de estas galaxias ha estado viajando durante 13 400 millones de años para llegar hasta nosotros. En realidad, en el presente, la distancia a estas galaxias es mayor, estarían a 33 000 millones de años-luz de la Vía Láctea. Esto es consecuencia de la expansión del universo a lo largo de su historia. La luz de estas primeras galaxias, explican los autores del estudio, son como faros, cuya luz atraviesa el fino gas de hidrógeno que componía el universo en su juventud. A través de su estudio se puede entender las condiciones en aquel entonces.
Lo más destacable es que estas dos galaxias son considerablemente más grandes que las tres que se habían descubierto con anterioridad a distancias tan grandes. Una mide, aproximadamente, seis veces más. Tiene un diámetro de unos 2000 años-luz. Algo que palidece frente a los 100 000 años-luz de nuestra galaxia. Pero, al mismo tiempo, el universo estaba mucho más comprimido en aquella época. Por lo que, en realidad, es sorprendente que una galaxia sea tan grande como la que se ha observado en este caso.
Tanto es así que, las galaxias descubiertas anteriormente, aparecen como simples puntos en las imágenes. Estas, sin embargo, tienen formas más definidas. No está claro si la diferencia en tamaño se debe a cómo se formaron las estrellas, o a qué les pasó tras su formación. Pero, explican los investigadores, la diversidad en las características de las galaxias es muy interesante. En principio, ambas debieron formarse a partir de material similar, pero muestran señales de ser muy diferentes entre sí. No es lo único que se ha observado.
El espectacular Cúmulo de Pandora
Las dos galaxias estaban entre las 60 000 fuentes de luz detectadas en el Cúmulo de Pandora, en una de las primeras imágenes de campo profundo tomadas por el telescopio James Webb durante 2022. Esta región del cielo se escogió, en parte, porque está tras varios cúmulos de galaxias que crean una lente gravitacional. La atracción gravitacional de la masa combinada de esos cúmulos curva el espacio a su alrededor. Esto amplifica cualquier luz que pase cerca, permitiendo ver lo que se encuentra tras los cúmulos de galaxias con mayor detalle.
En solo unos meses, el equipo de investigadores redujo las 60 000 fuentes de luz a 700 candidatos que merecían un segundo estudio. De ellas, ocho podían estar entre las primeras galaxias. Con una nueva observación del Cúmulo de Pandora, con el JWST, se registró el espectro de esos candidatos. El espectro es, en esencia, algo similar a una huella dactilar, detallando la cantidad de luz emitida en cada longitud de onda. En algunos de los candidatos, no se llegaron a alcanzar conclusiones definitivas. En otro, se encontraron con un falso positivo.
Parecía ser una galaxia muy lejana cuando, en realidad, era un objeto mucho más cercano. Pero, por suerte, dos de los objetos sí resultaron ser dos galaxias tremendamente lejanas. Los investigadores han utilizado modelos detallados para determinar las propiedades de estas galaxias en el momento en el que emitieron la luz que ahora ha sido detectada por el telescopio James Webb. Ambas galaxias eran jóvenes, tenían pocos metales en su composición (es decir, elementos más allá del hidrógeno y el helio) y estaban creciendo rápidamente y formando nuevas estrellas.
La segunda galaxia más lejana observada es un gran campo de estudio
Como dicen los investigadores, los primeros elementos, más allá del hidrógeno y el helio, que se formaron en el Big Bang, fueron forjados en el núcleo de las primeras estrellas del cosmos, por medio del proceso de fusión. Tiene sentido, por tanto, que estas primeras galaxias no tengan elementos pesados, como metales, porque fueron las primeras fábricas de esos elementos pesados. Por supuesto, para estar entre las primeras galaxias, tendrían que ser jóvenes y estar en proceso de formación de estrellas. Confirmar esas propiedades es importantísimo.
Ayuda a poner a prueba los modelos que se desarrollan y a confirmar la teoría del Big Bang. Los investigadores han destacado, también, que el telescopio James Webb, con la ayuda de sus potentes instrumentos infrarrojos, debería ser capaz de detectar galaxias incluso más lejanas, si es que existen. Porque, aunque técnicamente debería poder, es posible que antes de esa época, simplemente, las galaxias no se formasen. También puede que no se hayan observado, en estas imágenes, porque el momento de observación no era el apropiado.
Sea como fuere, este estudio es el resultado de una propuesta que se envió a NASA. En ella, se sugería cómo utilizar el telescopio James Webb en su primer año de operaciones científicas. En NASA recibieron de cuatro a diez veces más propuestas que tiempo de observación disponible. Por ello, tuvieron que seleccionar solo un puñado. Este grupo de investigadores fue uno de los agraciados y, ahora, están recogiendo los frutos de su trabajo. Será muy interesante ver qué se descubre en los próximos años, porque el trabajo del telescopio James Webb solo acaba de comenzar.
Estudio
El estudio es B. Wang, S. Fujimoto, I. Labbé et al.; «UNCOVER: Illuminating the Early Universe—JWST/NIRSpec Confirmation of z > 12 Galaxies». Publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters el 13 de noviembre de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Phys
