Webb confirma la galaxia más tenue, a 13.300 millones de años luz

Un equipo de investigación internacional dirigido por astrofísicos de la UCLA ha confirmado la existencia de la galaxia más tenue jamás vista en el universo primitivo, a 13.300 millones de años luz.

La galaxia, llamada JD1, es una de las más distantes identificadas hasta la fecha, y es típica del tipo de galaxias que se quemaron a través de la niebla de átomos de hidrógeno que quedaron del Big Bang, dejando que la luz brille a través del universo y dándole forma a lo que existe hoy.

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El descubrimiento se realizó con el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA/ESA/CSA y los hallazgos se publican en la revista Nature.

Los primeros mil millones de años de vida 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 los 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 quemar, o ionizar, la niebla de hidrógeno. Eso, a su vez, permitió que los fotones viajaran por el espacio, volviendo transparente el universo.

Determinar los tipos de galaxias que dominaron esa era, denominada Época de 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 encontradas con JWST hasta ahora son galaxias brillantes que son raras y no se cree que sean particularmente representativas de las galaxias jóvenes que poblaron el universo primitivo", dijo en un comunicado Guido Roberts-Borsani, investigador postdoctoral de UCLA y el primer autor del estudio. "Como tales, si bien son importantes, no se cree que sean los principales agentes que quemaron toda esa niebla de hidrógeno.

¿Cómo es la nueva galaxia?

"Las galaxias ultradébiles como JD1, por otro lado, son mucho más numerosas, por lo que creemos que son más representativas de las galaxias que llevaron a cabo el proceso de reionización, lo que permite que la luz ultravioleta viaje sin obstáculos a través del espacio y el tiempo".

JD1 es tan tenue y está tan lejos que es un desafío estudiarlo sin un telescopio potente y una mano amiga de la naturaleza. JD1 se encuentra detrás de un gran cúmulo de galaxias cercanas, llamado Abell 2744, cuya fuerza gravitacional combinada desvía y amplifica la luz de JD1, haciéndola parecer más grande y 13 veces más brillante de lo que sería de otro modo. El efecto, conocido como lente gravitacional, es similar a cómo una lupa distorsiona y amplifica la luz dentro de su campo de visión; sin lentes gravitacionales, JD1 probablemente se habría perdido.

Los investigadores utilizaron el instrumento espectrógrafo de infrarrojo cercano del Telescopio Webb, NIRSpec, para obtener un espectro de luz infrarroja de la galaxia, lo que les permitió determinar su edad precisa y su distancia a la Tierra, así como la cantidad de estrellas y la cantidad de polvo y partículas de elementos pesados que formó en su vida relativamente corta.

La combinación de la ampliación gravitatoria de la galaxia y las nuevas imágenes de otro de los instrumentos de infrarrojo cercano del Telescopio Webb, NIRCam, también hizo posible que el equipo estudiara la estructura de la galaxia con una resolución y un detalle sin precedentes, revelando tres grupos principales alargados de polvo y gas que están formando 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 galaxias más 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 aproximadamente 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 Treu, 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 una revolución. Estamos reescribiendo el libro sobre cómo se formaron y evolucionaron las galaxias inmediatamente después del Big Bang".