El telescopio espacial James Webb batió su propio récord y encontró la galaxia más antigua conocida

Hace 17.800 millones de años ocurrió el comienzo de todo lo conocido: el Big Bang, una enorme explosión de gases y materia que dio origen al Universo visible existente hoy.

En los últimos años, con el desarrollo de los super telescopios, tanto terrestres como espaciales, el ser humano se ha preguntado cuál es la primera galaxia que surgió tras esa explosión. Cuán lejos en el tiempo se puede viajar para observar las primeras luces de galaxias que hoy ya no existen.

La respuesta final la tiene el Telescopio Espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés), el más avanzado observatorio desarrollado hasta hoy, que ha identificado la galaxia más antigua conocida hasta ahora, situada a 290 millones de años después del Big Bang.

“Durante los últimos dos años, los científicos han utilizado el JWST para explorar lo que los astrónomos llaman el Amanecer Cósmico: el período de los primeros cientos de millones de años después del Big Bang, donde nacieron las primeras galaxias, que proporcionan información vital sobre las formas en que cambiaban el gas, las estrellas y los agujeros negros cuando el universo era muy joven”, explicó la NASA en un comunicado.

“En octubre de 2023 y enero de 2024, un equipo internacional de astrónomos utilizó el Webb para observar galaxias como parte del programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Utilizando el aparato NIRSpec, un espectrógrafo de infrarrojo cercano, del Webb, obtuvieron un espectro de una galaxia sin precedentes observada sólo doscientos noventa millones de años después del Big Bang”, completó.

La agencia espacial estadounidense explicó que esta brillante galaxia presenta particularidades que tienen “profundas implicaciones” para comprender las primeras edades del universo. Stefano Carniani y Kevin Hainlin, dos investigadores que participaron del descubrimiento, dijeron en un comunicado que la llamada JADES-GS-z14-0 “no es el tipo de galaxia que han predicho modelos teóricos y simulaciones computarizadas en el universo primitivo”.

“En enero de 2024, NIRSpec observó esta galaxia, JADES-GS-z14-0, durante casi diez horas, y cuando se procesó el espectro por primera vez, hubo evidencia inequívoca de que la galaxia estaba efectivamente en un corrimiento al rojo de 14,32, rompiendo el anterior más -registro de galaxia distante. Ver este espectro fue increíblemente emocionante para todo el equipo, dado el misterio que rodea a la fuente. Este descubrimiento no fue sólo un nuevo récord de distancia para nuestro equipo”, sugirieron los expertos.

Y añadieron: “El aspecto más importante de JADES-GS-z14-0 fue que a esta distancia sabemos que esta galaxia debe ser intrínsecamente muy luminosa. A partir de las imágenes, se descubre que la fuente tiene más de 1.600 años luz de diámetro, lo que demuestra que la luz que vemos proviene principalmente de estrellas jóvenes y no de emisiones cercanas a un agujero negro supermasivo en crecimiento. ¡Tanta luz estelar implica que la galaxia tiene varios cientos de millones de veces la masa del Sol! Esto plantea la pregunta: ¿Cómo puede la naturaleza crear una galaxia tan grande, masiva y brillante en menos de 300 millones de años?”

“Los datos revelan otros aspectos importantes de esta asombrosa galaxia. Vemos que el color de la galaxia no es tan azul como podría ser, lo que indica que parte de la luz está enrojecida por el polvo, incluso en estos tiempos tan tempranos. ¡Estamos encantados de ver la extraordinaria diversidad de galaxias que existían en el amanecer cósmico!”, resaltaron. En astronomía, ver lejos es lo mismo que retroceder en el tiempo. Por ejemplo, la luz solar tarda ocho minutos en llegar a la Tierra y por eso vemos al Sol como era hace ocho minutos. Al mirar aún más lejos, es posible percibir esos objetos como eran hace miles de millones de años.

Cuando el brillo de las galaxias más distantes llega a la Tierra, la expansión del universo va estirando y desplazando esa luz hacia el rango infrarrojo, un espectro que el James Webb es capaz de detectar con una claridad sin precedentes. La capacidad de este telescopio espacial, que opera únicamente en el espectro infrarrojo, es ideal para explorar el universo más joven.

La galaxia JADES-GS-z14-0 se encuentra a un desplazamiento al rojo de 14,32, un indicador de su extrema lejanía. Las observaciones indican que no se asemeja a las galaxias teóricas del universo primitivo y su luz está enrojecida por el polvo, incluso en estas etapas tempranas. Los datos obtenidos son preliminares y esperan ser publicados en una revista científica para su validación.

El desplazamiento al rojo (redshift) es un fenómeno causado por la expansión del universo, que desplaza la luz de los objetos distantes hacia el extremo rojo del espectro. Este efecto es crucial para medir la distancia de objetos astronómicos, y en el caso de JADES-GS-z14-0, confirma su lugar como la galaxia más distante observada hasta la fecha.

Esta galaxia, denominada JADES-GS-z14-0, muestra signos de oxígeno, sugiriendo la existencia de múltiples generaciones de estrellas en sus primeros días. Este descubrimiento, parte del programa JADES, proporciona una nueva comprensión del Amanecer Cósmico, el periodo formativo del universo.

El investigador de JADES, Jake Helton, del Observatorio Steward y la Universidad de Arizona, también identificó que JADES-GS-z14-0 se detectó en longitudes de onda más largas con el MIRI (Instrumento de infrarrojo medio) de Webb, un logro notable considerando su distancia. La observación MIRI cubre longitudes de onda de luz que fueron emitidas en el rango de luz visible, que están desplazadas al rojo fuera del alcance de los instrumentos del infrarrojo cercano de Webb.

El análisis de Jake indica que el brillo de la fuente implícito en la observación MIRI está por encima de lo que se extrapolaría de las mediciones de los otros instrumentos Webb, lo que indica la presencia de fuertes emisiones de gas ionizado en la galaxia en forma de líneas de emisión brillantes de hidrógeno y oxígeno. La presencia de oxígeno en una etapa tan temprana de la vida de esta galaxia es una sorpresa y sugiere que múltiples generaciones de estrellas muy masivas ya habían vivido sus vidas antes de que observáramos la galaxia.

El espectrógrafo reveló que el color de la galaxia no es tan azul como cabría esperar, lo que indica que parte de la luz está enrojecida por el polvo, a pesar de la temprana edad del universo. También la cámara MIRI, que cubre longitudes de onda más largas, indicó la presencia de fuertes emisiones de gas ionizado en forma de líneas de emisión brillantes de hidrógeno y oxígeno en a galaxia.

“La presencia de oxígeno en una etapa tan temprana de la vida de la galaxia es una sorpresa y sugiere que múltiples generaciones de estrellas muy masivas ya habían vivido sus vidas antes de que observáramos esta galaxia”, destacaron los investigadores.

El Telescopio Espacial James Webb (JWST), lanzado en 2021, es el sucesor del icónico Hubble y está diseñado para observar el universo en longitudes de onda del infrarrojo cercano y medio. Gracias a su espejo primario de 6,5 metros y tecnología avanzada, el JWST puede observar a través del polvo cósmico y detectar estructuras y fenómenos que antes eran invisibles.

Este descubrimiento no solo amplía nuestro conocimiento del universo temprano, sino que también destaca la capacidad del Telescopio Espacial James Webb para revolucionar la astronomía moderna. Ubicado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y es utilizado por científicos de todo el mundo para investigaciones.

Desde su lanzamiento en diciembre de 2021, el telescopio ha observado galaxias muy distantes, pero con el anuncio de ayer bate su propio récord de rango de observación. Se estima que la luz de esta nueva galaxia tardó más de 13.500 millones de años en llegar hasta la Tierra (el Big Bang sucedió hace 13.800 millones de años).

Según la NASA, esta galaxia es “excepcionalmente brillante considerando su distancia” y se estima que su masa es cientos de millones de veces superior a la del Sol. El hallazgo supera el récord previo de la galaxia más antigua conocida, la JADES-GS-z13-0, que existió 320 millones de años después del Big Bang.

Los astrónomos dejaron un mensaje más esperanzador en la búsqueda de galaxias aún más antiguas: “Dada la región relativamente pequeña del cielo que buscamos para encontrar JADES-GS-z14-0, su descubrimiento tiene profundas implicaciones para el número previsto de galaxias brillantes que vemos en el universo temprano, como se analiza en otro estudio simultáneo de JADES. Es probable que los astrónomos encuentren muchas galaxias luminosas de este tipo, posiblemente incluso en épocas anteriores, durante la próxima década con Webb”.