El Telescopio Espacial James Webb encuentra la galaxia más antigua del Universo: JADES-GS-Z6
Utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los científicos han descubierto un par de galaxias sin precedentes observadas a tan solo 300 millones de años después del Big Bang.
Durante los últimos dos años, el JWST ha explorado lo que los astrónomos llaman el Amanecer Cósmico: el período en el que nacieron las primeras galaxias, sólo cien millones de años después del Big Bang.
Estas galaxias nos proporcionan información vital sobre cómo evolucionaban el gas, las estrellas y los agujeros negros en el Universo cuando aún era muy muy joven.
En octubre de 2023 y enero de 2024, un equipo internacional de astrónomos utilizó el JWST para observar galaxias como parte del programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES).
Utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del JWST, los científicos obtuvieron un espectro de una galaxia sin precedentes observada solo 290 millones de años después del inicio de nuestro Universo.
El lado oscuro del Universo
Hasta hace relativamente poco tiempo, teníamos muy poco conocimiento concreto sobre el período conocido como el Amanecer Cósmico, que abarca del inicio a los primeros mil millones de años después del Big Bang hace 13,800 millones de años.
Esto se debe a que el Universo estaba lleno de una niebla de hidrógeno neutro que dispersaba la luz, impidiendo que se propagara. Esta niebla no duró; fue ionizado y aclarado por la luz ultravioleta emitida por los objetos del Universo temprano, y al final del Amanecer Cósmico, el espacio era transparente.
Para entonces, sin embargo, había un montón de estrellas y galaxias dando vueltas por ahí. Si queremos saber cómo se formó todo, debemos poder ver dentro de la niebla.
Esta es una de las cosas para las que fue diseñado JWST, con sus poderosos ojos infrarrojos. La radiación infrarroja puede viajar a través de medios densos que otras luces no pueden, y sus largas longitudes de onda pueden atravesarlos con una dispersión mínima.
En una Galaxia muy muy lejana
JADES-GS-z6 es una galaxia antigua que existió hace aproximadamente 13 mil millones de años. En otras palabras, la luz que recibimos del telescopio fue emitida por JADES-GS-z6 pocos millones de años después del Big Bang, durante un período conocido como el amanecer cósmico.
Los astrónomos observaron la firma química de granos de polvo ricos en carbono en esta galaxia. Estos granos de polvo son similares a los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) que se encuentran en el Universo más reciente. Sin embargo, es poco probable que se hubieran formado en los primeros mil millones de años del tiempo cósmico.
La observación de JADES-GS-z6 sugiere la emocionante posibilidad de que el telescopio haya detectado una especie diferente de molécula basada en carbono, como granos minúsculos de grafito o diamantes producidos por las primeras estrellas o supernovas.
Además, esta galaxia muestra un importante oscurecimiento por polvo y ha experimentado un enriquecimiento sustancial de metales en comparación con otras galaxias de masa similar. El gradiente de color visible en la galaxia podría indicar una alineación peculiar de estrellas y polvo.
James Webb inovando nuevamente
La sensibilidad sin precedentes del Telescopio Espacial James Webb (JWST) nos permite explorar estos misterios del Universo temprano. En la imagen, se utilizaron colores azul, verde y rojo para representar datos capturados por la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del Telescopio.
Estos datos corresponden a diferentes longitudes de onda: 0.9, 1.15 y 1.5 micrones; 2.0, 2.77 y 3.55 micrones; y 3.56, 4.1 y 4.44 micrones. La galaxia que vemos en la imagen se llama JADES-GS-z6. Está ampliada en una región que mide aproximadamente 1x1 segundos de arco en el cielo.
La imagen muestra un campo galáctico profundo con miles de galaxias de diferentes formas y tamaños. Pero el recorte específico que nos interesa es la galaxia JADES-GS-z6, que aparece como una mancha borrosa de colores azul, rojo y verde.
Se han encontrado objetos grandes mucho antes de lo que esperamos. Esto ha sido algo de locos, pues se ha estado investigando bajo el supuesto de que cosas como los agujeros negros supermasivos y las galaxias tardan mucho en formarse, mucho más que el período de tiempo en el que los observamos.
Amigas y rivales
Sin embargo, JADES-GS-z14-0, una galaxia en el mismo campo de estudio, se lleva las palmas. Es muy grande y muy brillante, nada parecido a lo que los astrónomos han predicho que serán las galaxias en el Universo temprano. Su tamaño muestra que la luz proviene de estrellas, en lugar de un agujero negro supermasivo en crecimiento.
El análisis de su luz revela la presencia de mucho polvo y oxígeno, algo inesperado en una fase tan temprana. Estos elementos pesados tendrían que fabricarse dentro de estrellas que luego explotarían. Lo que sugiere que varias generaciones de estrellas masivas debieron haber existido 300 millones de años después del Big Bang.
Hoy en día sabemos que las estrellas más grandes sólo unos pocos millones de años, eso no es imposible, pero aún no es exactamente lo que los astrónomos esperaban encontrar.
En conjunto, este descubrimiento sugiere que necesitamos repensar el Universo temprano, y que la gran cantidad de fuentes de luz que vemos allí no puede explicarse completamente por agujeros negros en crecimiento. De alguna manera, galaxias grandes, brillantes y bien formadas pueden ensamblarse temprano en el Amanecer Cósmico.