Utilizando el telescopio espacial James Webb, investigadores de la Universidad de Copenhague se han convertido en los primeros en ver la formación de tres de las primeras galaxias del universo, hace más de 13 mil millones de años. El sensacional descubrimiento aporta un conocimiento importante sobre el universo y ahora se publica en la prestigiosa revista Science.

Por primera vez en la historia de la astronomía, los investigadores del Instituto Niels Bohr han presenciado el nacimiento de tres de las galaxias más antiguas del universo, en algún momento entre hace 13,3 y 13,4 mil millones de años.

El descubrimiento se realizó utilizando el telescopio espacial James Webb, que nos trajo estas primeras ‘observaciones en vivo’ de galaxias en formación aquí a la Tierra.

A través del telescopio, los investigadores pudieron ver señales de grandes cantidades de gas que se acumulan y se acrecientan en una mini-galaxia en proceso de formación. Aunque esta es la forma en que se forman las galaxias según teorías y simulaciones por computadora, nunca se había presenciado en realidad.

Se podría decir que estas son las primeras imágenes ‘directas’ de la formación de galaxias que hemos visto. Mientras que el James Webb nos ha mostrado anteriormente galaxias tempranas en etapas posteriores de evolución, aquí presenciamos su mismo nacimiento y, por lo tanto, la construcción de los primeros sistemas estelares en el universo, dice el profesor asistente Kasper Elm Heintz del Instituto Niels Bohr, quien dirigió el nuevo estudio.

Galaxias nacidas poco después del Big Bang

Los investigadores estiman que el nacimiento de las tres galaxias ocurrió aproximadamente entre 400 y 600 millones de años después del Big Bang, la explosión que lo inició todo. Aunque suene a mucho tiempo, corresponde a galaxias formándose durante el primer tres o cuatro por ciento de los 13,8 mil millones de años de vida del universo.

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 después del Big Bang, se formaron las primeras estrellas, antes de que las estrellas y el gas comenzaran a unirse en galaxias. Este es el proceso que vemos comenzar en nuestras observaciones, explica el profesor asociado Darach Watson.

El nacimiento de galaxias tuvo lugar en un momento de la historia del universo conocido como la Época de Reionización, cuando la energía y la luz de algunas de las primeras galaxias rompieron las brumas de gas de hidrógeno.

La expansión del Universo
La expansión del Universo. Crédito: NASA / Dominio público / Wikimedia Commons

Son precisamente estas grandes cantidades de gas de hidrógeno las que los investigadores capturaron usando la visión infrarroja del telescopio espacial James Webb. Esta es la medición más distante del gas de hidrógeno frío y neutro, que es el bloque de construcción de las estrellas y galaxias, descubierta por los investigadores científicos hasta la fecha.

Los investigadores pudieron medir la formación de las primeras galaxias del universo utilizando modelos sofisticados de cómo la luz de estas galaxias fue absorbida por el gas neutro ubicado en y alrededor de ellas. Esta transición se conoce como la transición Lyman-alfa.

Al medir la luz, los investigadores pudieron distinguir el gas de las galaxias recién formadas de otros gases. Estas mediciones solo fueron posibles gracias a las capacidades increíblemente sensibles del espectrógrafo infrarrojo del telescopio espacial James Webb.

Aporta al entendimiento de nuestros orígenes

El estudio fue realizado por Kasper Elm Heintz, en estrecha colaboración con, entre otros, colegas investigadores Darach Watson, Gabriel Brammer y la estudiante de doctorado Simone Vejlgaard del Centro Cosmic Dawn en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, un centro cuyo objetivo declarado es investigar y comprender el amanecer del universo. Este último resultado los acerca mucho más a lograrlo.

El equipo de investigación ya ha solicitado más tiempo de observación con el telescopio espacial James Webb, con la esperanza de expandir su nuevo resultado y aprender más sobre la primera época en 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 empujar el límite de hasta dónde podemos ver en el universo. Así que, tal vez lleguemos aún más lejos, dice Simone Vejlgaard.

Según el investigador, el nuevo conocimiento contribuye 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, ensamblamos un poco más de la respuesta al arrojar 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 encajar aún más piezas del rompecabezas, concluye el profesor asociado Gabriel Brammer.


Fuentes

University of Copenhagen | Kasper E. Heintz et al., Strong damped Lyman-α absorption in young star-forming galaxies at redshifts 9 to 11. Science 384, 890–894(2024). DOI:10.1126/science.adj0343


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