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Cuando un grupo de fotones golpeó los espejos casi perfectos del Telescopio Espacial James Webb a principios de este año, viajaron a través del vacío durante 13.400 millones de años. La luz fue emitida desde galaxias distantes en un momento en que todo lo que conocemos y vemos todavía era, cósmicamente hablando, historia reciente. Antiguo realmente no le hace justicia.
Las primeras imágenes de campo profundo de la web: grabaciones infrarrojas de pequeños parches de cielo llenos de galaxias;causó controversia entre los astrónomos encontrar las galaxias visibles más antiguas. El telescopio espacial Hubble mantuvo el récord existente de observaciones de galaxias cuando el universo tenía solo 400 millones de años. Los espejos más grandes de Webb y la capacidad de ver en la parte infrarroja del espectro fueron diseñados para funcionar mejor.
El telescopio demostró su poder el viernes cuando un grupo de científicos conocidos colectivamente como JADES, una colaboración entre los creadores de los dos instrumentos de Webb, NIRcam y NIRspec, anunciaron que habían confirmado observaciones de las galaxias más antiguas hasta el momento.
«Por primera vez, hemos detectado galaxias solo 350 millones de años después del Big Bang, y podemos estar bastante seguros de sus fantásticas distancias». dijo Brant Robertson de la Universidad de California, Santa Cruz, miembro del equipo científico de NIRCam y coautor de un artículo reciente sobre el trabajo.
Los astrónomos primero comenzaron a compilar una lista de candidatos analizando los datos del instrumento NIRcam de Webb, una cámara infrarroja extremadamente sensible. Casi inmediatamente después de que se publicaran las primeras imágenes de Webb, comenzaron a aparecer en Internet historias de galaxias extremadamente antiguas.
Pero mientras que las observaciones de NIRcam revelaron una rica población de objetivos dignos de una mirada más cercana, la confirmación formal requirió un análisis espectroscópico detallado.
«Es muy posible que las galaxias más cercanas se conviertan en galaxias muy distantes», dijo la astrónoma y coautora Emma Curtis-Lake de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido.
Gracias a NIRspec, en dos estudios recientes (aquí y: aquíLos equipos pudieron realizar análisis espectroscópicos, el estándar de oro para confirmar la distancia y la edad de estas galaxias tempranas increíblemente débiles para varios candidatos. Aunque ninguno de los estudios ha sido revisado por pares, los hallazgos probablemente superen el récord del Hubble.
El fragmento de cielo observado es aproximadamente del tamaño del ojo de la Reina «en una moneda de una libra sostenida con el brazo extendido», dijo Renske Smith de la Universidad John Moores de Liverpool. dijo a BBC:. Dentro de ese ojo hay casi 100.000 galaxias, cada una de las cuales fue capturada en algún momento hace miles de millones de años.
Para medir la edad de una galaxia cerca del comienzo del universo, los científicos miden su «corrimiento al rojo». A medida que viaja la luz, la expansión del universo extiende su longitud de onda, atrayéndola hacia las partes más rojas del espectro. Algunas de las primeras luces se extendieron fuera del espectro visible hacia el infrarrojo, la especialidad de Webb.
Las galaxias más antiguas no solo son visibles en el infrarrojo, sino que su espectro se ve cortado en cierto punto por la dispersión del hidrógeno intergaláctico. Las galaxias infrarrojas débiles que exhiben este límite moviéndose a un desplazamiento al rojo más alto completaron un grupo de candidatos. Luego, el equipo pasó 28 horas observando 250 de ellos con NIRspec. Este análisis espectroscópico detallado incluyó firmas atómicas específicas y resultó en un corrimiento al rojo.
Cuatro galaxias son excepcionalmente antiguas, con desplazamientos al rojo superiores a 10. Dos galaxias mostraron corrimientos al rojo el día 13, cuando el universo tenía solo 330 millones de años. El equipo dice que estas galaxias son pequeñas, de solo cien millones de masas solares, y están formadas por estrellas jóvenes de menos de 100 millones de años. En comparación, se cree que la Vía Láctea tiene al menos 100 000 millones de estrellas y el Sol tiene unos 4 600 millones de años. A pesar de su pequeño tamaño, el equipo dice que estas primeras galaxias produjeron estrellas a un ritmo asombroso, 10 veces más rápido que las galaxias de tamaño similar cerca de nuestros días.
Estas galaxias ahora parecen tener el récord de ser las más antiguas jamás confirmadas espectroscópicamente, pero el título puede llevar mucho tiempo. Aunque todavía está pendiente la confirmación, los científicos han estimado que algunas de las galaxias ya capturadas por la Web son incluso más antiguas, y la Web fue diseñada para ver la luz de eras 100 millones de años después del Big Bang.
Al estudiar las primeras estrellas y galaxias, los científicos Espero aprender más para definir el período de formación de galaxias y evolución del universo conocido como reionización, cuando la intensa luz de las primeras estrellas ionizó el gas circundante, eliminando electrones del hidrógeno y el helio. Dado que las estrellas de estas cuatro galaxias podrían haberse formado hace 100 millones de años, esta primera generación de estrellas puede fecharse unos 230 millones de años después del Big Bang.
«Con estas medidas, podemos conocer la luminosidad intrínseca de las galaxias y calcular cuántas estrellas tienen», dijo Robertson. «Ahora podemos comenzar a analizar realmente cómo se fusionan las galaxias con el tiempo».
Credito de imagen: NASA, ESA, CSA y STScI
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