Las galaxias transformaron el universo por completo durante su infancia. Poco después del Big Bang, desempeñaron un papel fundamental para convertirlo en el lugar que conocemos hoy en día. Las observaciones del telescopio James Webb han ayudado a llegar a esta conclusión.
Las primeras galaxias transformaron el universo y lo hicieron transparente
En la infancia del universo, el gas entre las estrellas y galaxias era opaco. La potente luz de las estrellas no podía atravesarlo. Sin embargo, mil millones de años tras el Big Bang, el gas se había vuelto completamente transparente. ¿Por qué? Los nuevos datos del telescopio James Webb han permitido determinar el motivo. Las estrellas de las galaxias emitieron tanta luz como para calentar e ionizar el gas a su alrededor. De esta manera, a lo largo de cientos de millones de años, se pudo despejar la vista del universo. Este período se llama la época de reionización.
La época de reionización supuso un momento de cambios dramáticos en el cosmos. Tras el Big Bang, el gas en el universo era tremendamente caliente y denso. Tras cientos de millones de años, el gas se enfrió. Después, el proceso se repitió. El gas volvió a calentarse, e ionizarse. Probablemente, debido a la formación de las primeras estrellas en las galaxias. A lo largo de varios millones de años, el universo se volvió transparente. Durante mucho tiempo, los científicos han buscado las evidencias que permitan explicar esta transformación.
Los nuevos resultados permiten desvelar qué sucedió al final del período de reionización. El telescopio Webb no solo muestra que esas regiones transparenten se encuentran entre galaxias. También se ha medido qué tamaño tienen. Con los datos del JWST, se está observando cómo las galaxias reionizan el gas a su alrededor. Estas regiones de gas transparente son gigantescas en comparación a las galaxias. Una analogía, para visualizarlo mejor, que realizan es la de un globo de aire caliente con un guisante suspendido en su interior.
La importancia del final de la época de reionización
Los datos del telescopio James Webb muestran que estas galaxias, relativamente pequeñas, fueron un factor principal en la reionización, limpiando enormes regiones de espacio a su alrededor. A lo largo de los cien millones de años posteriores, esas burbujas transparentes siguieron creciendo, haciéndose cada vez más grandes. Con el tiempo, llegó un momento en el que todo el universo se volvió transparente. El equipo de investigadores se fijó en un momento justo antes del final de la época de Reionización, cuando el universo era difuso.
Es decir, no estaba totalmente claro pero tampoco era completamente opaco. Tenían una amalgama de gas en diferentes estados. Los investigadores apuntaron el telescopio James Webb en la dirección de un quásar. Es decir, un agujero negro supermasivo activo (que está absorbiendo material) extremadamente luminoso. Actúa como una gigantesca linterna, iluminando el gas entre el quásar y nuestro planeta. En su viaje hacia la Tierra, la luz del quásar ha atravesado diferentes zonas de gas, en las que ha sido absorbida por gas que era opaco o, se ha movido a través de gas transparente.
Con la ayuda de diferentes observatorios (James Webb, W. M. Keck, el Telescopio Magallanes y el Telescopio Muy Grande), los investigadores han logrado obtener estos intrigantes resultados. Al iluminar el gas en nuestra dirección, explican, los quásares permiten obtener mucha información sobre la composición y estado del gas. Los investigadores utilizaron el telescopio James Webb para identificar galaxias cerca de esa misma línea de visión. Así, se pudo ver que las galaxias, generalmente, están rodeadas de regiones transparentes.
Las galaxias transformaron la infancia del universo desde su entorno
Esas galaxias están rodeadas por regiones transparentes de unos 2 millones de años-luz. Dicho de otro modo, el telescopio James Webb ha presenciado galaxias en el proceso de limpiar el espacio a su alrededor en la recta final de la época de reionización. Para ponerlo en perspectiva, la zona que han limpiado estas galaxias es aproximadamente la misma distancia que separa a la Vía Láctea de la galaxia de Andrómeda. Hasta ahora, los investigadores no tenían evidencias definitivas sobre qué provocó la reionización. Antes de james Webb había muchas dudas.
Ni siquiera estaban seguros de qué era el responsable de que el cosmos se volviese transparente. Se preguntaban, por ejemplo, qué aspecto tenían esas galaxias. Así, explican que en el universo lejano, son mucho más caóticas que en nuestro entorno. El JWST muestra que están formando estrellas de manera activa y han debido tener muchas supernovas. Además, se ha aprovechado también para confirmar la masa del agujero negro supermasivo en el quásar que está en el centro del campo de observación. Es el más masivo conocido en la infancia del cosmos.
Tiene una masa de unos 10 000 millones de veces la del Sol. No está claro, dicen los investigadores, cómo pudieron crecer tan rápido en tan poco tiempo en ese momento de la historia del cosmos. Es otro rompecabezas a resolver. Ahora, los investigadores quieren profundizar en su análisis y estudiar otros cinco campos adicionales, cada uno con un quásar central. No han querido esperar a obtener los datos del resto, porque los datos eran espectaculares. Otra muestra del buen rendimiento y la potencia del telescopio James Webb.
Estudio
El estudio es J. Matthee, R. Mackenzie, R. Simcoe et al.; «EIGER. II. First Spectroscopic Characterization of the Young Stars and Ionized Gas Associated with Strong Hβ and [O iii] Line Emission in Galaxies at z = 5–7 with JWST». Publicado en la revista The Astrophysical Journal el 12 de junio de 2023. Puede consultarse en este enlace.
Referencias: NASA
