El Telescopio Espacial James Webb de la NASA se ha superado una vez más, cumpliendo su promesa de ampliar los límites del universo observable, acercándonos al amanecer cósmico, con la confirmación de una galaxia brillante que existió 280 millones de años después del Big Bang. El Webb ya ha establecido que eventualmente superará prácticamente todos los puntos de referencia que estableció en estos primeros años, pero la galaxia recién confirmada, MoM-z14, ofrece pistas intrigantes sobre la cronología histórica del universo y cuán diferente era el universo primitivo de lo que los astrónomos esperaban.
“Con el Webb, podemos ver más lejos que los humanos, y no se parece en nada a lo que predijimos, lo cual es a la vez desafiante y emocionante”, afirmó Rohan Naidu, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), autor principal de un artículo sobre la galaxia MoM-z14 publicado en el Open Journal of Astrophysics. Debido a la expansión del universo impulsada por la energía oscura, analizar las distancias físicas y los años transcurridos se vuelve complicado a estas alturas. Utilizando el instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) del Webb, los astrónomos confirmaron que MoM-z14 tiene un corrimiento al rojo cosmológico de 14,44, lo que significa que su luz ha estado viajando a través del espacio (en expansión), estirándose y desplazándose a longitudes de onda más largas y rojas, durante aproximadamente 13,5 de los 13.800 millones de años de existencia estimados del universo.
«Podemos estimar la distancia de las galaxias a partir de imágenes, pero es fundamental realizar un seguimiento y confirmarlo con espectroscopia más detallada para saber exactamente qué estamos viendo y cuándo», declaró Pascal Oesch, de la Universidad de Ginebra, coinvestigador principal del estudio.
Características fascinantes
MoM-z14 forma parte de un grupo creciente de galaxias sorprendentemente brillantes en el universo primitivo: 100 veces más de lo que los estudios teóricos predijeron antes del lanzamiento del telescopio Webb, según el equipo de investigación.
“Existe una brecha cada vez mayor entre la teoría y la observación en relación con el universo primitivo, lo que plantea preguntas convincentes que deben explorarse en el futuro”, afirmó Jacob Shen, investigador postdoctoral del MIT y miembro del equipo de investigación.
Un lugar donde investigadores y teóricos pueden buscar respuestas es la población de estrellas más antigua de la Vía Láctea. Un pequeño porcentaje de estas estrellas ha mostrado altas cantidades de nitrógeno, que también se observa en algunas de las observaciones del telescopio Webb de galaxias primitivas, incluyendo MoM-z14.
“Podemos inspirarnos en la arqueología y observar estas antiguas estrellas de nuestra galaxia como fósiles del universo primitivo, excepto que en astronomía tenemos la suerte de que el Webb alcance una distancia tan amplia que también nos permite obtener información directa sobre las galaxias de esa época. Resulta que estamos observando algunas de las mismas características, como este inusual enriquecimiento de nitrógeno”, afirmó Naidu.
Con la galaxia MoM-z14 existiendo tan solo 280 millones de años después del Big Bang, no hubo tiempo suficiente para que generaciones de estrellas produjeran cantidades tan elevadas de nitrógeno como los astrónomos esperarían. Una teoría que señalan los investigadores es que el denso entorno del universo primitivo dio lugar a estrellas supermasivas capaces de producir más nitrógeno que cualquier estrella observada en el universo local.
La galaxia MoM-z14 también muestra signos de despeje de la densa niebla de hidrógeno primordial del universo primitivo en el espacio que la rodea. Una de las razones por las que se construyó el Webb fue para definir la cronología de este período de “limpieza” de la historia cósmica, que los astrónomos denominan reionización. Fue entonces cuando las estrellas primitivas produjeron luz con la energía suficiente para atravesar el denso gas de hidrógeno del universo primitivo y comenzar a viajar por el espacio, llegando finalmente a Webb y a nosotros. La galaxia MoM-z14 proporciona otra pista para trazar la cronología de la reionización, un trabajo que no fue posible hasta que Webb reveló esta era del universo.
El legado del descubrimiento continúa
Incluso antes del lanzamiento de Webb, existían indicios de que algo muy inesperado ocurrió en el universo primitivo, cuando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA descubrió la brillante galaxia GN-z11 400 millones de años después del Big Bang. Webb confirmó la distancia de la galaxia, la más distante jamás vista. A partir de ahí, Webb ha seguido retrocediendo cada vez más en el espacio y el tiempo, encontrando galaxias sorprendentemente brillantes como GN-z11.
A medida que Webb continúa descubriendo más de estas galaxias inesperadamente luminosas, queda claro que las primeras no fueron una casualidad. Los astrónomos esperan con entusiasmo que el próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, con su combinación de imágenes infrarrojas de alta resolución y un campo de visión extremadamente amplio, aumente a miles la muestra de estas galaxias tempranas, brillantes, compactas y químicamente enriquecidas.
“Para comprender qué sucede en el universo primitivo, necesitamos realmente más información: observaciones más detalladas con el Webb y más galaxias para ver dónde se encuentran las características comunes, algo que Roman podrá proporcionar”, afirmó Yijia Li, estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Pensilvania y miembro del equipo de investigación. “Es un momento increíblemente emocionante, ya que el Webb revela el universo primitivo como nunca antes y nos muestra cuánto queda aún por descubrir”.
El Telescopio Espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb está resolviendo misterios en nuestro sistema solar, observando más allá, hacia mundos distantes alrededor de otras estrellas, e investigando las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Para obtener más información sobre Webb, visite https://science.nasa.gov/webb
Traducción no oficial con fines divulgativos del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA