Los astrónomos encuentran la galaxia más lejana utilizando el Telescopio Espacial James Webb

30 de mayo de 2024

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por Peter Edmonds, Centro Harvard-Smithsonian para la Astrofísica

Hoy, un equipo internacional de astrónomos anunció el descubrimiento de las dos galaxias más antiguas y distantes jamás vistas, que datan de solo 300 millones de años después del Big Bang. Estos resultados, obtenidos con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, marcan un hito importante en el estudio del universo temprano.

Los descubrimientos fueron realizados por el equipo del Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) del JWST. Daniel Eisenstein del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) es uno de los líderes del equipo de JADES y el Investigador Principal del programa de observación que reveló estas galaxias. Ben Johnson y Phillip Cargile, ambos Científicos de Investigación en CfA, y Zihao Wu, un estudiante de doctorado en Harvard en CfA, también desempeñaron roles importantes.

Debido a la expansión del universo, la luz de las galaxias distantes se extiende a longitudes de onda más largas a medida que viaja. Este efecto es tan extremo para estas dos galaxias que su luz ultravioleta se desplaza a longitudes de onda infrarrojas donde solo el JWST puede verla. Debido a que la luz tarda tiempo en viajar, las galaxias más distantes también se ven como eran anteriormente en el tiempo.

Las dos galaxias que rompieron récords se llaman JADES-GS-z14-0 y JADES-GS-z14-1, siendo la primera la más distante de las dos. Además de ser el nuevo poseedor del récord de distancia, JADES-GS-z14-0 es notable por lo grande y brillante que es.

'El tamaño de la galaxia demuestra claramente que la mayor parte de la luz es producida por un gran número de estrellas jóvenes', dijo Eisenstein, 'en lugar de material cayendo en un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, que parecería mucho más pequeño.'

La combinación de la extrema brillantez y el hecho de que las estrellas jóvenes están alimentando esta alta luminosidad hacen de JADES-GS-z14-0 la evidencia más sorprendente encontrada hasta ahora de la rápida formación de galaxias grandes y masivas en el universo temprano.

'JADES-GS-z14-0 se convierte ahora en el arquetipo de este fenómeno', dice el Dr. Stefano Carniani de la Scuola Normale Superiore en Pisa, autor principal del artículo del descubrimiento. 'Es asombroso que el universo pueda crear una galaxia tan grande en solo 300 millones de años.'

La evidencia de galaxias tempranas sorprendentemente vigorosas apareció incluso en las primeras imágenes JWST y ha ido en aumento en los primeros dos años de la misión. Esta tendencia va en contra de las expectativas que la mayoría de los astrónomos tenían antes del lanzamiento del JWST de las teorías de la formación de galaxias.

JADES-GS-z14-0 era un enigma para el equipo de JADES cuando lo detectaron por primera vez hace más de un año, ya que parece lo suficientemente cerca en el cielo a una galaxia en primer plano que el equipo no podía estar seguro de que las dos no fueran vecinas. Pero en octubre de 2023, el equipo de JADES realizó imágenes aún más profundas, cinco días completos con la Cámara de infrarrojos cercanos del JWST en un solo campo, y utilizó filtros diseñados para aislar mejor las galaxias más tempranas.

'Simplemente no podíamos ver ninguna forma plausible de explicar esta galaxia como un simple vecino de la galaxia más cercana', dice el Dr. Kevin Hainline, profesor de investigación en la Universidad de Arizona.

La galaxia se encuentra en un campo donde el Instrumento de infrarrojos medios del JWST había realizado una observación ultra profunda. Su brillo a longitudes de onda infrarrojas intermedias es una señal de emisión de átomos de hidrógeno e incluso de oxígeno en el universo temprano.

'A pesar de ser tan joven, la galaxia ya está trabajando duro para crear los elementos familiares para nosotros en la Tierra', dijo Zihao Wu, coautor de un segundo artículo sobre este hallazgo, dirigido por Jakob Helton, un estudiante de posgrado en la Universidad de Arizona.

Con valentía, el equipo luego obtuvo un espectro de cada galaxia, y confirmó sus esperanzas de que JADES-GS-z14-0 fuera en efecto una galaxia récord y que la candidata más débil, JADES-GS-z14-1, estuviera casi tan lejos.

Un tercer artículo dirigido por Brant Robertson, profesor en la Universidad de California-Santa Cruz, y Ben Johnson, estudia la evolución de esta temprana población de galaxias.

'Este increíble objeto muestra que la formación de galaxias en el universo temprano es muy rápida e intensa', dijo Johnson, 'y el JWST nos permitirá encontrar más de estas galaxias, quizás cuando el universo era aún más joven. Es una maravillosa oportunidad para estudiar cómo se inician las galaxias.'

Los tres artículos están actualmente disponibles en el servidor de preimpresión de arXiv.

Más información: Un amanecer cósmico brillante: confirmación espectroscópica de dos galaxias luminosas a z∼14

JWST/MIRI photometric detection at 7.7 μm of the stellar continuum and nebular emission in a galaxy at z>14, arXiv:2405.18462 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2405.18462

Journal information: arXiv

Provided by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics