El telescopio espacial James-Webb observó una población de galaxias muy masivas y extremadamente antiguas que parecen haber sido formadas a un ritmo mucho más rápido que lo que predecían los astrónomos, según un estudio publicado el miércoles. Este escenario, que análisis más avanzados deberán confirmar, ocurrió entre 500 y 700 millones de años tras el Big Bang hace 13.800 millones de años. O sea, en un universo muy joven, y por lo tanto muy lejano.

El telescopio espacial James Webb (JWST), que funciona desde julio de 2022, pudo explorar esta región desconocida gracias a su instrumento NIRCam y su potente visión en infrarrojo, que tiene una longitud de onda invisible para el ojo humano y cuya observación posibilita ir lejos en el pasado.

Encontró seis galaxias mucho más masivas de lo previsto en ese Universo primordial, informa un estudio publicado en Nature. Dos de ellas ya habían estado en la mirada del telescopio Hubble, pero pasaron inadvertidas pues la luz era muy débil.

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Según la interpretación de las nuevas imágenes del JWST, estas seis galaxias, llamadas “candidatas” en ese estadio pues el descubrimiento tendrá que ser confirmado por medidas de espectroscopia, contienen muchas más estrellas que los valores esperados. Una de ellas tendría hasta 100.000 millones de estrellas.

“Es más o menos del tamaño de la Vía Láctea, lo que es muy impresionante”, dijo a AFP Ivo Labbé, primer autor del estudio. La Via Láctea necesitó 13.800 millones de años para formar esa cantidad de estrellas, mientras esta joven galaxia creó tantas en apenas 700 millones de años “o sea 20 veces más rápido”, indica este investigador de la Universidad de tecnología de Swinburne en Australia.

Lejanas galaxias de este tamaño no tienen su lugar en el modelo cosmológico actual que busca comprender la estructuracióin del Universo. “La teoría nos dice que, en esas edades tan antiguas, las galaxias eran todas pequeñas y crecían muy lentamente. Se podía esperar que fueran de 10 a 100 veces más pequeñas en cantidad de estrellas”, indica el astrofísico.

Hallar galaxias tan enormes, “es como si se saltara a un abismo”, según él. ¿Qué es lo que no funciona? La sospechosa podría ser la materia negra, misteriosa materia invisible que puebla el Universo. Aunque los científicos no pueden detectarla, conocen muy bien su comportamiento y saben que desempeña un papel clave en la formación de las galaxias.

“La materia negra debe +conjugarse+ para formar un halo que atrae hacia ella el gas del que nacerán las estrellas”, dice Labbé. Por lo tanto, ese proceso de “coagulación” debería tomar mucho más tiempo. Parecería entonces que “las cosas se aceleraron particularmente” en ese Universo primordial, que habría sido “más eficaz de lo que se pensaba” para fabricar estrellas, comenta David Elbaz, astrofísico del Comisariado de la energía atómica (CEA), que no participó en el estudio.

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Lo que podría explicarse por el proceso de expansión del Universo, que se acelera más rápido de lo que pensaba, dice ese científico involucrado en el programa de observación del telescopio diseñado por la Nasa. El tema agita el debate entre los cosmólogos y este descubrimiento “es tan excitante pues constituye un indicio más de que el modelo se está fisurando”, analiza David Elbaz.

El telescopio espacial europeo Euclid, que debe ser lanzado en órbita este verano para tratar de develar los secretos de la materia oculta, podría ayudar a esclarecer el misterio, subraya. Labbé cita la teoría del cisne negro, según la cual un acontecimiento imprevisible e improbable, de concretarse, tiene un impacto considerable. “Si una sola de las seis galaxias candidatas es verificada, habrá que revisar la teoría”, señaló.

El telescopio espacial Webb ha reanudado su plena operatividad tras experimentar el 15 de enero un retraso en las comunicaciones de un instrumento que provocó la interrupción del software de vuelo. Tras una investigación exhaustiva llevada a cabo por equipos de la NASA y de la Agencia Espacial Canadiense (CSA), se determinó que la causa del fallo en el espectrógrafo NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) “era probablemente un rayo cósmico galáctico”, una forma de radiación de alta energía procedente de fuera de nuestro sistema solar que a veces puede perturbar los sistemas eléctricos.

El encuentro con los rayos cósmicos es una parte normal y esperada del funcionamiento de cualquier nave espacial. Este rayo cósmico afectó a la lógica de los circuitos de estado sólido de la electrónica del NIRISS, conocidos como Field Programmable Gate Array. Los ingenieros del Webb decidieron que reiniciando el instrumento se recuperaría su plena funcionalidad.

Tras completar el reinicio, los datos de telemetría de NIRISS demostraron una sincronización normal y, para confirmarlo plenamente, el equipo programó una observación de prueba. El 28 de enero, el equipo Webb envió comandos al instrumento para realizar la observación, y los resultados confirmaron el 30 de enero que NIRISS volvía a funcionar a pleno rendimiento científico.

“La NASA y la CSA se asociaron para abordar el problema de la forma más técnica posible, mediante una consideración detallada de todas las áreas de funcionamiento del instrumento. Analizaron todos los métodos posibles para recuperar los componentes electrónicos de forma segura. Al realizar la operación, se llevaron a cabo revisiones en cada paso intermedio. Ahora nos complace informar de que el instrumento NIRISS de Webb vuelve a estar en línea y funciona de forma óptima”, declaró en un comunicado Julie Van Campen, ingeniera de sistemas del Módulo de Instrumentos Científicos Integrados (ISIM) de Webb en el Centro Goddard de la NASA.

Astrónomos del Cosmic Dawn Center han desvelado la naturaleza de la región más densa de galaxias observada con el telescopio espacial James Webb en el universo primitivo. Se trata probablemente del progenitor de una galaxia masiva similar a la Vía Láctea, observada en un momento en el que aún se está formando a partir de galaxias más pequeñas. El descubrimiento corrobora nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias.

Según nuestros conocimientos actuales sobre la formación de estructuras en el universo, las galaxias se forman de manera jerárquica, formándose primero pequeñas estructuras en el universo primitivo, que más tarde se fusionan para formar estructuras mayores. Así lo predicen las teorías y las simulaciones por ordenador, y así lo verifican las observaciones de galaxias en distintas épocas de la historia del universo. Para observar la formación de las primeras estructuras, hay que mirar lo más atrás posible en el tiempo y, por tanto, lo más lejos posible. Pero estas fuentes son a la vez muy pequeñas y muy débiles, y su detección requiere tecnologías avanzadas.

En un nuevo estudio, se ha detectado el progenitor temprano de lo que hoy probablemente habrá evolucionado hasta convertirse en una galaxia masiva del tamaño de la Vía Láctea. Este grupo de galaxias más pequeñas, bautizado como CGG-z5, fue hallado gracias al programa de observación denominado “CEERS” con el telescopio espacial James Webb, y se observa cuando el universo tenía sólo 1.100 millones de años, el 8% de su edad actual. CGG-z5 se descubrió utilizando el código GalCluster, creado por Nikolaj Sillassen, estudiante de máster en el Cosmic Dawn Center (DAWN).

“Desarrollé el software durante mis estudios para detectar este tipo de estructuras, y ahora lo aplicamos a los datos del programa CEERS”, explica en un comunicado Nikolaj Sillassen, que ya encontró un grupo similar pero más cercano mientras probaba el software. Los miembros más brillantes del grupo de galaxias fueron descubiertos anteriormente con el telescopio espacial Hubble. Pero el programa CEERS reveló miembros nuevos y más pequeños.

“Los otros miembros del grupo son a la vez pequeños y débiles. Sin la sensibilidad y la resolución espacial del James Webb, sencillamente no podríamos detectarlos”, explica Shuowen Jin, becario Marie Curie del Cosmic Dawn Center (DAWN) y autor principal del estudio actual.

Por supuesto, se desconoce cuál será exactamente el “futuro” del grupo de galaxias CGG-z5. En lugar de formar una única galaxia, podría ser que el grupo evolucionara hasta convertirse en un gran cúmulo de galaxias más adelante. Otra posibilidad es que, en realidad, sus miembros no estén tan juntos como parece, sino que formen parte de una estructura filamentosa que, por casualidad, vemos de un extremo a otro.

Para distinguir entre estas hipótesis, se necesitan observaciones más precisas que incluyan la espectroscopia, que requiere más tiempo. Mientras tanto, las simulaciones por ordenador pueden ser de gran ayuda: “Para comprender mejor la naturaleza y evolución de CGG-z5, buscamos estructuras similares en simulaciones hidrodinámicas a gran escala”, explica Aswin Vijiayan, investigador postdoctoral del Cosmic Dawn Center que realizó el análisis de simulación en el estudio. “Encontramos 14 estructuras que coinciden estrechamente con las propiedades físicas de nuestro grupo observado CGG-z5, y luego trazamos la evolución de estas estructuras a través del tiempo en las simulaciones, desde el universo temprano hasta la época actual.

Aunque el desarrollo exacto de la evolución de estas 14 estructuras es diferente, todas compartieron el mismo destino: Aproximadamente entre 500 y 1.000 millones de años después, se fusionan para formar una única galaxia que, cuando el universo tiene la mitad de su edad actual, tiene masas comparables a la de nuestra Vía Láctea.

“Dadas las predicciones de las simulaciones, resulta tentador especular que el sistema CGG-z5 también seguirá una trayectoria evolutiva similar, y que hemos captado el proceso de ensamblaje de pequeñas galaxias en una única galaxia masiva”, afirma Shuowen Jin.

“Curiosamente, el número de estos primeros grupos como CGG-z5 en un determinado volumen de espacio es similar al número de galaxias masivas en épocas cósmicas posteriores”, afirma Georgios Magdis, profesor asociado de DAWN y participante en el estudio. “Esto hace que los grupos en fusión resulten atractivos como principales progenitores de galaxias masivas en épocas posteriores”. El estudio se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

Fuente: AFP/Europa Press.