Estas seis galaxias distantes capturadas por JWST asombran a los astrónomos

Este mes, los investigadores revelaron los resultados de uno de los estudios astronómicos más grandes y profundos del cielo nocturno jamás realizado por el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Este esfuerzo identificó algunas de las galaxias más antiguas jamás vistas, dentro de los primeros 650 millones de años después del nacimiento del universo en el Big Bang. Los resultados deslumbraron a los astrónomos, revelando que las estrellas y las galaxias se estaban formando y evolucionando mucho antes de lo esperado.

JWST descubre algunas de las galaxias más distantes jamás vistas

El proyecto, conocido como JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), observó varias partes del cielo, incluida una en la constelación de Fornax, que se hizo famosa en 2004 después de que el Telescopio Espacial Hubble la observara durante 11 días, revelando miles de galaxias. . A diferencia del Hubble, el JWST opera principalmente en longitudes de onda de luz infrarrojas, lo que lo hace ideal para detectar galaxias extremadamente distantes, cuya luz se extiende a medida que el universo se expande, haciéndola parecer más roja.

La luz de las estrellas de estos objetos ha viajado distancias tan grandes que parece que no fue mucho después del Big Bang, hace 13.800 millones de años. Los astrónomos miden la distancia utilizando un factor conocido como corrimiento al rojo: cuanto mayor es el corrimiento al rojo, más lejos está un objeto.

Antes del lanzamiento de JWST en 2021, solo se observaron unas pocas docenas de galaxias con desplazamientos al rojo superiores a 8. JADES ha identificado la friolera de 717 galaxias que pueden estar en este rango.¹. Aquí, los astrónomos ayudan naturaleza Comprenda el diluvio de datos eligiendo algunas de sus galaxias favoritas (enumeradas de la más lejana a la más pequeña) y explicando lo que los objetos pueden enseñarnos sobre los primeros días del universo.

Poseedor del récord

Esta mancha roja tenue puede no parecer gran cosa, pero es el actual poseedor del récord del objeto más lejano conocido en el universo. JWST descubrió la galaxia, conocida como JADES-GS-z13-0, a fines del año pasado y luego confirmó², a través de estudios detallados de la luz de las estrellas, que se encuentra en un corrimiento al rojo de 13,2. Esto significa que se veía igual que solo 320 millones de años después del Big Bang.

La galaxia es físicamente pequeña, de unos pocos cientos de años luz de diámetro, pero está expulsando nuevas estrellas a un ritmo comparable al de la Vía Láctea actual, dice Brant Robertson, astrónomo de la Universidad de California, Santa Cruz. Esto es notable porque los científicos creían que las primeras galaxias que se formaron en el universo se unirían lentamente a medida que las estrellas estallaban y se unían. Aparecen JADES-GS-z13-0 y otras cosas asi³ Las primeras galaxias fueron semilleros de formación estelar.

«Estas galaxias son los componentes básicos de la estructura del universo», dice Kevin Heinlein, astrónomo de la Universidad de Arizona en Tucson. Con JWST, agrega, «los vemos en todas partes».

Hueso de perro que brilla intensamente

Los investigadores creen que este objeto con forma de hueso de perro tiene un desplazamiento al rojo de 11,3, aunque esta distancia aún debe confirmarse. Asumiendo eso, parece lo mismo que era unos 400 millones de años después del Big Bang.

JWST detectó más estructura antes en el universo de lo que nadie esperaba: los huesos de perro parecen ser dos galaxias más pequeñas en proceso de fusión. Entonces, 400 millones de años después del Big Bang, el universo ya había formado estrellas que se habían fusionado en galaxias, y dos de esas galaxias se habían unido.

Antes de que el telescopio espacial James Webb comenzara a inspeccionar el cielo nocturno, los científicos no pensaban que este movimiento galáctico fuera posible tan temprano en el universo. «No esperaba ver este tipo de objetos en absoluto en nuestros datos», dice Hainline.

El que tiene (tal vez) las primeras estrellas

Con un corrimiento al rojo de 10,6, esta galaxia parece sorprendentemente brillante solo 430 millones de años después del Big Bang, dice Robertson. La galaxia llamada GN-z11, detectada por primera vez por Hubble, apareció como una bola increíblemente compacta bajo la mirada de JWST.⁴. Este brillo puede provenir de un agujero negro supermasivo en su centro, alrededor del cual el gas y el polvo protegidos giran en espiral.⁵.

Otras observaciones del JWST indican que esta galaxia contiene algunas de las primeras estrellas formadas en el universo.⁶. La evidencia, en forma de bolsas químicamente inusuales de gas helio primordial alrededor de los bordes de la galaxia, es provisional.

Pero las primeras estrellas estaban compuestas principalmente de hidrógeno y helio, con muy pocos otros elementos químicos. Esto es exactamente lo que JWST pudo haber visto en el GN-z11. Si es así, cumpliría el sueño de los astrónomos de descubrir estas estrellas.

Uno grande y grumoso

Esta galaxia abultada se encuentra en un corrimiento al rojo de 8, lo que la sitúa unos 300 millones de años por detrás del poseedor del récord. Sin embargo, debido a la estructura grumosa que había desarrollado, esos 300 millones de años debieron estar llenos de emoción.

Si los 13.800 millones de años de historia del universo se comprimieran en una película de dos horas, dice Hainline, los primeros cinco minutos, que trazan todo lo que sigue, presentarían todas las primeras galaxias detectadas por el JWST. Y esta galaxia masiva, que se extiende alrededor de 3,7 kilofarcis (12.000 años luz) de ancho, indica que el universo era dinámico desde el principio.

De adentro hacia afuera

Esta pequeña galaxia, vista 700 millones de años después del Big Bang, tiene más estrellas formándose en sus afueras que en su centro.

«Es la primera vez que podemos medir el crecimiento interno en una etapa tan temprana» del universo, dice Sandro Taquila, astrofísico de la Universidad de Cambridge, Reino Unido. Esto es sorprendente porque la teoría sugiere lo contrario: que las primeras galaxias deben haber tenido estrellas formándose cerca de sus centros.

Esta galaxia parece haber comenzado de inmediato, formando tantas estrellas en su núcleo compacto como las galaxias más grandes ahora.⁷. Después de eso, pasó a formar estrellas en sus bordes, que es la etapa en la que los astrónomos pueden verlo hoy.

rosa cósmica

Esta agrupación similar a una flor de galaxias muy polvorientas y extremadamente rojas llamó la atención del equipo de JADES casi de inmediato, lo que le valió el apodo de la Rosa Cósmica.

«Él ocupa un lugar especial en el corazón del equipo», dice Stacy Alberts, astrónoma de la Universidad de Arizona en Tucson. «Científicamente, es una hermosa demostración del avance de JWST en la comprensión de cuán rojo es el universo».

Las galaxias Rosette probablemente no estén físicamente relacionadas entre sí, ya que se encuentran a distancias variables que incluyen corrimientos al rojo de 2,5 a 3,9. Pero esos valores lo colocan en el corazón del «mediodía cósmico», un período de unos tres mil millones de años después del Big Bang, cuando las galaxias formaron estrellas tan rápida y vigorosamente que produjeron la mayoría de las estrellas conocidas en el universo hoy.