Un equipo de investigación internacional dirigido por astrofísicos de la Universidad de California ha confirmado la existencia de la galaxia más tenue jamás vista en el universo primitivo. La galaxia, llamada JD1, es una de las galaxias más distantes identificadas hasta ahora, y es típica de los tipos de galaxias que se quemaron a través de una neblina de átomos de hidrógeno que quedaron del Big Bang, permitiendo que la luz atravesara el universo y le diera forma. en lo que existe hoy.
El descubrimiento se realizó con el telescopio espacial James Webb de la NASA y los resultados se publican en la revista. naturaleza.
Los primeros mil millones de años del universo fueron un período crucial en su evolución. Después del Big Bang, hace aproximadamente 13.800 millones de años, el universo se expandió y se enfrió lo suficiente como para que se formaran átomos de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno absorben los fotones ultravioleta de las estrellas jóvenes. Sin embargo, hasta el nacimiento de las primeras estrellas y galaxias, el universo se oscureció y entró en un período conocido como las edades oscuras cósmicas.
La aparición de las primeras estrellas y galaxias, unos cientos de millones de años más tarde, bañó el universo con una enérgica luz ultravioleta que comenzó a quemarse o ionizarse como una neblina de hidrógeno. Esto, a su vez, permitió que los fotones viajaran por el espacio, haciendo que el universo fuera transparente.
Determinar los tipos de galaxias que dominaron esa era, denominada la era de la reionización, es un objetivo importante en la astronomía actual, pero hasta el desarrollo del telescopio Webb, los científicos carecían de los instrumentos infrarrojos sensibles necesarios para estudiar la primera generación de galaxias.
«La mayoría de las galaxias en JWST hasta ahora son raras galaxias brillantes y no se cree que sean particularmente representativas de las galaxias jóvenes que poblaron el universo primitivo», dijo Guido Roberts-Borsani, investigador postdoctoral de UCLA y primer autor del estudio. Como tales, si bien son importantes, no se cree que sean los principales factores que quemaron toda esa neblina de hidrógeno.
«Las galaxias ultraligeras como JD1, por otro lado, son mucho más numerosas, por lo que creemos que son más representativas de las galaxias que se han reionizado, lo que permite que la luz ultravioleta viaje sin obstáculos a través del espacio y el tiempo».
JD1 es demasiado tenue y está demasiado lejos para estudiar sin un telescopio potente y una mano amiga de la naturaleza. JD1 se encuentra detrás de un gran grupo de galaxias cercanas, llamado Abell 2744, cuya fuerza gravitacional combinada dobla y amplifica la luz de JD1, haciéndola parecer 13 veces más grande y brillante de lo que sería de otra manera. El efecto, conocido como lente gravitacional, es similar a cómo una lente de aumento distorsiona y aumenta la luz en su campo de visión; Sin una lente gravitacional, es probable que JD1 se pase por alto.
Los investigadores utilizaron el instrumento Espectrómetro de Infrarrojo Cercano del Telescopio Webb, NIRSpec, para obtener el espectro de luz infrarroja de la galaxia, lo que les permitió determinar con precisión su edad y distancia de la Tierra, así como la cantidad de estrellas y la cantidad de polvo y escombros pesados. . los elementos que le dieron forma en su vida relativamente corta.
La combinación de zooms gravitacionales de la galaxia y nuevas imágenes de otro de los instrumentos de infrarrojo cercano de Webb, NIRCam, también permitió al equipo estudiar la estructura de la galaxia con un detalle y una resolución sin precedentes, revelando tres grandes crestas de polvo y gas que forman las estrellas. . El equipo usó los nuevos datos para rastrear la luz de JD1 hasta su fuente y forma originales, revelando una galaxia compacta de solo una fracción del tamaño de las galaxias antiguas como la Vía Láctea, que tiene 13.600 millones de años.
Debido a que la luz tarda en viajar a la Tierra, JD1 se ve como era hace unos 13.300 millones de años, cuando el universo tenía solo alrededor del 4% de su edad actual.
«Antes de que se encendiera el telescopio Webb, hace apenas un año, ni siquiera podíamos soñar con confirmar una galaxia tan débil», dijo Tommaso Trio, profesor de física y astronomía de la UCLA y segundo autor del estudio. «La combinación de JWST y el poder de aumento de las lentes gravitacionales es revolucionaria. Estamos reescribiendo el libro sobre cómo se formaron y evolucionaron las galaxias inmediatamente después del Big Bang».
El estudio ha sido publicado en la revista naturaleza.
más información:
Guido Roberts-Borsani et al, La naturaleza de una galaxia ultraligera en las edades oscuras cósmicas vistas con el JWST, naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05994-w