Utilizando el telescopio espacial James Webb, los investigadores de la Universidad de Copenhague se han convertido en los primeros en observar la formación de tres de las primeras galaxias del universo, hace más de 13 mil millones de años. El sensacional descubrimiento aporta importante conocimiento sobre el universo y ahora se publica en la revista Ciencia.
Por primera vez en la historia de la astronomía, investigadores del Instituto Niels Bohr han presenciado el nacimiento de tres de las galaxias más antiguas del universo, hace entre 13,3 y 13,4 mil millones de años.
El descubrimiento se realizó utilizando el Telescopio Espacial James Webb, que trajo estas primeras «observaciones en vivo» de galaxias en formación hasta nosotros aquí en la Tierra.
A través del telescopio, los investigadores pudieron ver señales de grandes cantidades de gas que se acumulan y acrecientan en una minigalaxia en proceso de construcción. Si bien así es como se forman las galaxias según teorías y simulaciones por computadora, en realidad nunca se había presenciado.
«Se podría decir que estas son las primeras imágenes ‘directas’ de la formación de galaxias que hemos visto. Mientras que James Webb nos había mostrado anteriormente galaxias tempranas en etapas posteriores de evolución, aquí somos testigos de su nacimiento y, por lo tanto, de la formación de galaxias». construcción de los primeros sistemas estelares del universo», afirma el profesor adjunto Kasper Elm Heintz del Instituto Niels Bohr, que dirigió el nuevo estudio.
Galaxias nacidas poco después del Big Bang
Los investigadores estiman que el nacimiento de las tres galaxias se produjo aproximadamente entre 400 y 600 millones de años después del Big Bang, la explosión que inició todo. Si bien esto parece mucho tiempo, corresponde a galaxias que se forman durante el primer tres o cuatro por ciento de la vida total del universo de 13.800 millones de años.
Poco después del Big Bang, el universo era un enorme gas opaco de átomos de hidrógeno, a diferencia de hoy, donde el cielo nocturno está salpicado de un manto de estrellas bien definidas.
«Durante los pocos cientos de millones de años posteriores al Big Bang, se formaron las primeras estrellas, antes de que las estrellas y el gas comenzaran a fusionarse en galaxias. Este es el proceso del que vemos el comienzo en nuestras observaciones», explica el profesor asociado Darach Watson.
El nacimiento de las galaxias tuvo lugar en un momento de la historia del universo conocido como la Época de la Reionización, cuando la energía y la luz de algunas de las primeras galaxias atravesaron las nieblas de gas hidrógeno.
Son precisamente estas grandes cantidades de gas hidrógeno las que los investigadores capturaron utilizando la visión infrarroja del Telescopio Espacial James Webb. Se trata de la medición más lejana del gas hidrógeno frío y neutro, que es la piedra angular de las estrellas y galaxias, descubierta hasta la fecha por investigadores científicos.
Se suma a la comprensión de nuestros orígenes.
El estudio fue realizado por Kasper Elm Heintz, en estrecha colaboración, entre otros, con los colegas investigadores Darach Watson, Gabriel Brammer y la estudiante de doctorado Simone Vejlgaard del Centro Cosmic Dawn del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, un centro cuyo objetivo declarado es para investigar y comprender el amanecer del universo. Este último resultado los acerca mucho más a lograr precisamente eso.
El equipo de investigación ya ha solicitado más tiempo de observación con el Telescopio Espacial James Webb, con la esperanza de ampliar su nuevo resultado y aprender más sobre la época más temprana de la formación de galaxias.
«Por ahora, se trata de mapear nuestras nuevas observaciones de galaxias en formación con mayor detalle que antes. Al mismo tiempo, estamos constantemente tratando de superar el límite de cuán lejos en el universo podemos ver. Entonces, tal vez podamos Llegaremos aún más lejos», afirma Simone Vejlgaard.
Según el investigador, los nuevos conocimientos contribuyen a responder una de las preguntas más básicas de la humanidad.
«Una de las preguntas más fundamentales que los humanos siempre nos hemos hecho es: ‘¿De dónde venimos?’. Aquí, reunimos un poco más de la respuesta arrojando luz sobre el momento en que se crearon algunas de las primeras estructuras del universo. «Es un proceso que investigaremos más a fondo hasta que, con suerte, podamos unir aún más piezas del rompecabezas», concluye el profesor asociado Gabriel Brammer.
El estudio fue realizado por los investigadores Kasper E. Heintz, Darach Watson, Gabriel Brammer, Simone Vejlgaard, Anne Hutter, Victoria B. Strait, Jorryt Matthee, Pascal A. Oesch, Pall Jakobsson, Nial R. Tanvir, Peter Laursen, Rohan P. Naidu, Charlotte A. Mason, Meghana Killi, Intae Jung, Tiger Yu-Yang Hsiao, Abdurro’uf, Dan Coe, Pablo Arrabal Haro, Steven L. Finkelstein y Sune Toft.
La parte danesa de la investigación está financiada por la Fundación Nacional Danesa de Investigación y la Fundación Carlsberg.
COMO LO HICIERON
Los investigadores pudieron medir la formación de las primeras galaxias del universo utilizando modelos sofisticados de cómo la luz de estas galaxias era absorbida por el gas neutro ubicado dentro y alrededor de ellas. Esta transición se conoce como transición Lyman-alfa.
Midiendo la luz, los investigadores pudieron distinguir el gas de las galaxias recién formadas de otros gases. Estas mediciones sólo fueron posibles gracias a las capacidades increíblemente sensibles del espectrógrafo infrarrojo del Telescopio Espacial James Webb.
ACERCA DEL UNIVERSO TEMPRANO
El universo comenzó su «vida» hace unos 13.800 millones de años en una enorme explosión: el Big Bang. El evento dio lugar a una gran cantidad de partículas subatómicas como quarks y electrones. Estas partículas se agregaron para formar protones y neutrones, que luego se fusionaron en núcleos atómicos. Aproximadamente 380.000 años después del Big Bang, los electrones comenzaron a orbitar núcleos atómicos y gradualmente se formaron los átomos más simples del universo.
Las primeras estrellas se formaron al cabo de unos cientos de millones de años. Y dentro de los corazones de estas estrellas se formaron los átomos más grandes y complejos que tenemos a nuestro alrededor.
Más tarde, las estrellas se fusionaron formando galaxias. Las galaxias más antiguas que conocemos se formaron entre 3 y 400 millones de años después del Big Bang. Nuestro propio sistema solar surgió hace unos 4.600 millones de años, más de 9.000 millones de años después del Big Bang.
