Detectan oxígeno en la galaxia más distante jamás encontrada
Por Ashley Strickland, CNN
Los astrónomos han realizado el sorprendente descubrimiento de oxígeno y elementos como metales pesados en la galaxia más distante conocida. Esta galaxia se encuentra a 13.400 millones de años luz de distancia, lo que significa que se formó en los inicios del universo.
Los astrónomos creen que el Big Bang creó el universo hace 13.800 millones de años.
La galaxia distante, inusualmente grande y luminosa, llamada JADES-GS-z14-0, se detectó inicialmente en enero de 2024 mediante el Telescopio Espacial James Webb, que observa el universo en luz infrarroja invisible para el ojo humano. El observatorio espacial puede retroceder en el tiempo hasta el comienzo de una era misteriosa llamada Amanecer Cósmico, o los primeros cientos de millones de años tras el Big Bang, cuando surgieron las primeras galaxias, gracias a que puede observar la luz que ha viajado durante miles de millones de años a través del espacio hasta la Tierra.
La luz de JADES-GS-z14-0 ha tardado 13.400 millones de años en llegar a nuestro rincón del universo, por lo que Webb y otros observatorios como ALMA, o el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, en el desierto de Atacama, en Chile, están viendo la galaxia como era cuando el universo tenía solo unos 300 millones de años.
Cuando los astrónomos utilizaron el ALMA para dar seguimiento a las observaciones iniciales del Webb, se sorprendieron al encontrar la presencia de oxígeno y metales pesados porque su presencia sugiere que las galaxias se formaron más rápidamente de lo esperado en los primeros días del universo.
Los resultados de las detecciones del ALMA fueron publicados este jueves en estudios separados en The Astrophysical Journal y Astronomy & Astrophysics.
“Es como encontrar un adolescente donde solo se esperaría encontrar bebés”, declaró Sander Schouws, autor principal del estudio de The Astrophysical Journal y doctorando en el Observatorio de Leiden de la Universidad de Leiden (Países Bajos). “Los resultados muestran que la galaxia se ha formado y madurado muy rápidamente, lo que se suma a la creciente evidencia de que la formación de galaxias ocurre mucho más rápido de lo esperado”.
El hecho de que JADES-GS-z14-0 estuviera cargado de elementos pesados deriva en la pregunta de cómo eran realmente algunas de las primeras galaxias, así como cuántas más podrían encontrar utilizando el Webb y el ALMA.
Múltiples aspectos de JADES-GS-z14-0, como su gran tamaño y brillo, han resultado inesperados. Al estudiar 700 galaxias distantes, el Webb descubrió que esta era la tercera más brillante a pesar de ser la más lejana, afirmó Schouws. Sin embargo, se espera que las galaxias más antiguas sean más pequeñas y tenues, ya que el universo era mucho más pequeño en aquel entonces.
“En general, las galaxias en esta etapa temprana del universo son muy diferentes de las famosas galaxias que conocemos gracias a las hermosas imágenes del Hubble y el JWST”, dijo Schouws en un correo electrónico. “Son mucho más compactas, ricas en gas y desordenadas. Las condiciones son más extremas porque muchas estrellas se forman rápidamente en un volumen pequeño”.
Las galaxias suelen originarse a partir de enormes nubes de gas que colapsan, giran y se llenan de estrellas jóvenes compuestas principalmente de elementos ligeros como el helio y el hidrógeno. A medida que las estrellas evolucionan con el tiempo crean elementos más pesados, como el oxígeno y los metales, que se dispersan por la galaxia al explotar al final de su vida. A su vez, los elementos liberados por las estrellas moribundas dan lugar a la formación de más estrellas, así como a los planetas que las orbitan.
Pero nada en JADES-GS-z14-0 encaja en ese modelo. En cambio, la galaxia contiene diez veces más elementos pesados de lo esperado, afirmaron los autores del estudio.
“Dichos elementos son producidos por estrellas enormes, y la gran cantidad de oxígeno sugiere que varias generaciones de estrellas enormes ya nacieron y murieron”, declaró el Dr. Stefano Carniani, profesor adjunto de la Escuela Normal Superior de Pisa (Italia) y autor principal del estudio de Astronomía y Astrofísica. “En conclusión, JADES-GS-z14-0 es más maduro de lo esperado y estos resultados implican que la primera generación de galaxias acumuló su masa muy rápidamente”.
El uso del ALMA también les permitió a los investigadores confirmar la distancia de la galaxia, medida originalmente con el telescopio Webb, y refinar sus mediciones. Juntos, ambos telescopios pueden utilizarse para estudiar la formación y evolución de las primeras galaxias, afirmó Rychard Bouwens, profesor asociado de la Universidad de Leiden y coautor del estudio publicado en The Astrophysical Journal.
“Me sorprendió mucho esta clara detección de oxígeno en JADES-GS-z14-0”, declaró Gergö Popping, astrónomo del Observatorio Europeo Austral (ESO) en el Centro Regional Europeo ALMA. Popping no participó en ninguno de los estudios.
Sugiere que las galaxias pudieron formarse más rápidamente después del Big Bang de lo que se creía. Este resultado demuestra el importante papel del ALMA en el descubrimiento de las condiciones bajo las cuales se formaron las primeras galaxias de nuestro universo.
Mientras que el telescopio Webb puede ayudar a identificar galaxias extremadamente distantes, el ALMA puede acercarse para estudiar el gas y el polvo que contienen al detectar la luz infrarroja lejana que emiten, afirmó Carniani. Estudiar estas galaxias puede ayudar a esclarecer los numerosos misterios restantes del Amanecer Cósmico, como qué ocurrió poco después del inicio del universo y la identidad de los primeros objetos celestes que aparecieron.
Los autores del estudio creen que las galaxias tempranas pueden haber formado más estrellas, y en una escala más grande, de lo esperado, lo que también afectaría el brillo de la galaxia en general.
“Es como quemar velas: puedes tener velas con una mecha ancha que tienen una llama brillante (estrellas enormes) o puedes tener velas que se queman lenta y eficientemente (estrellas normales)”, dijo Schouws.
Pero se necesitan más observaciones para entender exactamente qué están viendo los investigadores, dijo.
El equipo quiere determinar si la galaxia y su rápida evolución son realmente únicas, o si hay más como ella en el universo temprano, ya que un solo objeto celeste no es suficiente para establecer un nuevo modelo de formación de galaxias, dijo Carniani.
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