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El telescopio espacial James Webb (JWST) ha captado lo que los científicos creen que es la galaxia más lejana conocida, tras observar durante los dos últimos años lo que los astrónomos denominan un "Amanecer Cósmico".
NASA dijo en un comunicado de prensa que un "Amanecer Cósmico" es el periodo en los primeros cientos de millones de años tras el Big Bang, cuando nacieron las primeras galaxias.
Las galaxias, según NASA , dan a los científicos una idea de cómo cambiaron el gas, las estrellas y los agujeros negros cuando el universo estaba en su infancia.
Un equipo de astrónomos internacionales utilizó el telescopio Webb en octubre de 2023 y enero de 2024 para observar galaxias como parte del programa JAMES (Advanced Deep Extragalactic Survey) del JWST.
Los científicos utilizaron el espectrógrafo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del telescopio espacial James Webb de NASApara obtener un espectro de la galaxia lejana JADES-GS-z14-0 con el fin de medir con precisión su desplazamiento al rojo y, por tanto, determinar su edad. El desplazamiento al rojo puede determinarse a partir de la ubicación de una longitud de onda crítica conocida como la ruptura Lyman-alfa. Esta galaxia data de menos de 300 millones de años después del Big Bang. (Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI). Ciencia: S. Carniani (Escuela Normal Superior), Colaboración JADES).
Durante ese periodo, el equipo recogió el espectro de lo que NASA denominó una galaxia récord, sólo 290 millones de años después del Big Bang.
El espectro se midió en función de cuánto se estira la luz de una galaxia por la expansión del universo, y en el caso de la galaxia más lejana conocida, se midió con un corrimiento al rojo de unos 14.
Dos de los astrónomos del equipo, Stefano Carniani, de la Scuola Normale Superiore de Pisa (Italia), y Kevin Hainline, de la Universidad de Arizona en Tucson (Arizona), explicaron a NASA que, en enero de 2024, el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb observó la galaxia conocida por los astrónomos como JADES-GS-z14-0, durante casi 10 horas.
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Los datos de la NIRCam se utilizaron para determinar qué galaxias estudiar más a fondo con observaciones espectroscópicas. Se determinó que una de estas galaxias, JADES-GS-z14-0 (mostrada en el extracto), se encontraba a un desplazamiento al rojo de 14,32 (+0,08/-0,20), lo que la convierte en la galaxia más distante conocida hasta el momento. Esto corresponde a un tiempo inferior a 300 millones de años después del Big Bang. (Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI). Ciencia: S. Carniani (Escuela Normal Superior), Colaboración JADES).
Cuando se procesó el espectro por primera vez, los astrónomos dijeron que había pruebas inequívocas de que la galaxia tenía un desplazamiento al rojo de 14,32, lo que pulverizaría el récord de galaxias más distantes de 13,2, que ostentaba JADES-GS-z13-0.
El descubrimiento del espectro fue "increíblemente emocionante" para todo el equipo debido al misterio que rodeaba a la fuente. También dijeron que el aspecto más importante era lo luminosa que era la galaxia desde una distancia tan lejana.
Se calcula que la galaxia tiene más de 1.600 años luz de diámetro, y se sospecha que la luz procede de estrellas jóvenes y no de la emisión de un agujero negro supermasivo en crecimiento.
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La primera imagen de aniversario del telescopio espacial James Webb de NASAmuestra el nacimiento de estrellas como nunca antes se había visto, llena de una textura detallada e impresionista. El objeto es el complejo de nubes Rho Ophiuchi, la región de formación estelar más cercana a la Tierra. Se trata de una guardería estelar relativamente pequeña y tranquila, pero nunca lo sabrías por el caótico primer plano de Webb. Los chorros que brotan de las estrellas jóvenes se entrecruzan en la imagen, impactando contra el gas interestelar circundante e iluminando el hidrógeno molecular, que se muestra en rojo. Algunas estrellas muestran la sombra delatora de un disco circunestelar, la construcción de futuros sistemas planetarios. (Créditos: NASA ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI))
La luz estelar también implica que la galaxia tiene varios cientos de millones de veces la masa del Sol, afirman los astrónomos, lo que lleva a más misterios sobre cómo puede formar una galaxia tan brillante y masiva en menos de 300 millones de años.
Los astrónomos descubrieron gracias a los datos que el color de la galaxia estaba enrojecido por el polvo y no era tan azul como podría ser en las fases iniciales de la galaxia.
Las longitudes de onda de la luz recogida por el Instrumento del Infrarrojo Medio (MIRI) de Webb indicaron que el brillo de la fuente estaba por encima de lo que se extrapolaría a partir de las mediciones de otros instrumentos del telescopio, lo que sugiere la presencia de emisión de gas ionizado de hidrógeno y oxígeno.
Según los astrónomos, la presencia de oxígeno en una fase tan temprana sugiere que varias generaciones de estrellas masivas ya vivían su vida antes de que el telescopio pudiera observar la galaxia.
"Todas estas observaciones, en conjunto, nos dicen que JADES-GS-z14-0 no se parece a los tipos de galaxias que los modelos teóricos y las simulaciones por ordenador han predicho que existían en el universo muy primitivo", afirman los astrónomos en el comunicado de prensa. "Dado el brillo observado de la fuente, podemos prever cómo podría crecer a lo largo del tiempo cósmico y, hasta ahora, no hemos encontrado ningún análogo adecuado en los cientos de otras galaxias que hemos observado a alto desplazamiento al rojo en nuestro sondeo".
"Es probable que los astrónomos encuentren muchas galaxias luminosas de este tipo, posiblemente en épocas incluso anteriores, durante la próxima década con Webb", añadió el equipo. "¡Estamos encantados de ver la extraordinaria diversidad de galaxias que existían en el Amanecer Cósmico!".
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Los resultados aún se están estudiando y no han pasado por el proceso de revisión por pares, según NASA.
El telescopio Webb, sucesor del Hubble y el mayor telescopio jamás lanzado al espacio, es un proyecto conjunto de NASA y la Agencia Espacial Europea.