Una semana después, los astrónomos encuentran una galaxia aún más profunda en el pasado.

Los datos del telescopio espacial Webb solo han estado en manos de los astrónomos durante las últimas semanas, pero los han estado esperando durante años y parece que el análisis ha comenzado. El resultado ha sido como una carrera contra el tiempo, ya que nuevos descubrimientos revelan objetos que se formaron más cerca del Big Bang que dio origen a nuestro Universo. La semana pasada, una de estas misiones descubrió una galaxia que estuvo presente 400 millones de años después del Big Bang. Un nuevo análisis esta semana reveló una galaxia que apareció solo 233 millones de años después de que comenzara el Universo.

El descubrimiento es un feliz subproducto del trabajo diseñado para responder a una pregunta más general: ¿Cuántas galaxias deberíamos esperar ver en diferentes momentos después del Big Bang?

Atrás en el tiempo

Como mencionamos la semana pasada, el Universo primitivo era opaco a la luz de cualquier longitud de onda y transportaba más energía de la necesaria para ionizar el hidrógeno. Esa energía está en la parte ultravioleta del espectro, pero el desplazamiento hacia el rojo causado por el Universo en expansión de 13 mil millones de años ha movido ese punto de corte a la parte infrarroja del espectro. De ahora en adelante, para encontrar galaxias, debemos buscar objetos que no sean visibles en longitudes de onda infrarrojas más cortas (lo que significa que la luz estuvo una vez por encima de la brecha de hidrógeno) pero que aparecen en longitudes de onda de menor energía.

Cuanto más profundo es el límite entre lo invisible y lo visible en el infrarrojo, más fuerte es el corrimiento hacia el rojo y más lejos está el objeto. Cuanto más lejos está un objeto, más cerca en el tiempo está del Big Bang.

Los estudios de estas galaxias pueden decirnos algo sobre sus propiedades individuales. Pero identificar una gran colección de galaxias tempranas puede ayudarnos a determinar qué tan rápido se formaron y revelar cualquier cambio en la dinámica de las galaxias que ocurrió en algún momento del pasado del Universo. Este cambio en la frecuencia de los objetos visibles a lo largo del tiempo se denomina «función de luminosidad», y se han realizado algunos trabajos para caracterizar la función de luminosidad de las primeras galaxias. Pero las longitudes de onda infrarrojas de las primeras galaxias son absorbidas por la atmósfera de la Tierra, por lo que es necesario obtener imágenes desde el espacio. Y ese fue uno de los objetivos de diseño del Telescopio Webb.

El nuevo trabajo se centró en estudiar la función de luminosidad de las galaxias formadas poco (en términos astronómicos) después del Big Bang. Pero al crear un catálogo de galaxias tempranas, los investigadores notan cuál es la galaxia más antigua jamás fotografiada.

Definición de función

Los investigadores utilizaron dos fuentes de datos para reconstruir la apariencia de las galaxias en diferentes momentos. Uno fue creado analizando el trabajo realizado por el Telescopio Infrarrojo Basado en Tierra (ESA’s Telescopio VISTA) y el Telescopio Espacial Spitzer, los cuales tomaron imágenes de galaxias que eran relativamente más antiguas cuando produjeron la luz que ahora llega a la Tierra, unos 600 millones de años después del Big Bang. Otro se refería a los datos generados por Webb, incluidos los conjuntos de datos analizados en el artículo. informamos y el área representada en el área publicando la primera foto publica. En todos los casos, los investigadores buscaron lo mismo: objetos presentes en longitudes de onda infrarrojas más largas pero ausentes en las más cortas.

En total, el equipo descubrió 55 galaxias distantes, 44 de las cuales nunca antes se habían observado. De ellos, 39 procedían de los datos de Webb, y ese número incluía las dos galaxias antiguas descubiertas la semana pasada. Los números son particularmente imprecisos en desplazamientos al rojo más altos, donde se basan en solo una o dos galaxias. Pero, en general, la tendencia sugiere una disminución gradual de los objetos visibles hasta unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang, sin cambios ni cierres drásticos.

Pero sorprendentemente, hay datos para una galaxia con un corrimiento al rojo extremadamente alto (z = 16.7, para aquellos que entienden estas cosas). Eso significa que es 250 millones de años después del Big Bang. Esa distancia se basa en parte en el hecho de que el filtro en la primera longitud de onda en la que aparece el objeto muestra que allí está muy oscuro, lo que sugiere que es débil en las longitudes de onda que el filtro pierde. Esto sugiere que el corte de luz inducido por hidrógeno está cerca del borde de la banda del filtro.

Al igual que las galaxias distantes descritas la semana pasada, también parece tener miles de millones de materiales solares en forma de estrellas. Los investigadores estiman que podría haber comenzado a formarse estrellas 120 millones de años después del Big Bang, y ciertamente lo hizo 220 millones de años.

Los investigadores están bastante seguros de que esta nueva galaxia es un verdadero descubrimiento; «Después de búsquedas exhaustivas, actualmente no podemos encontrar ninguna explicación plausible para este objeto, aparte del registro de corrimiento al rojo de una nueva galaxia». Y al agregar una segunda confirmación independiente de los hallazgos de galaxias anteriores, aumenta en gran medida la confianza que tenemos en esos descubrimientos. Todo esto sugiere que el nuevo telescopio está funcionando según lo prometido, al menos para las primeras galaxias.

La gran pregunta ahora es qué surgirá cuando se apunte a áreas con lentes que pueden ampliar los objetos hasta el punto en que podamos obtener imágenes de las estructuras en estas galaxias tempranas. Es posible que ya lo hayamos hecho, pero tenemos que esperar a que aparezcan las descripciones en el arXiv.

El arXiv. Número abstracto. 2207.12356 (Acerca de arXiv)