Un equipo internacional de astrónomos, incluidos científicos de las universidades de Cambridge, Hertfordshire y Oxford, ha informado del descubrimiento de las primeras galaxias jamás confirmadas en nuestro Universo.
Usando datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST), los científicos han confirmado observaciones de galaxias que datan de los primeros días del Universo, menos de 350 millones de años después del Big Bang, cuando el Universo tenía solo el 2% de su edad actual.
Las imágenes de JWST habían sugerido previamente posibles candidatos para galaxias tan tempranas. Ahora, su edad se ha confirmado mediante largas observaciones espectroscópicas, que miden la luz para determinar la velocidad y la composición de los objetos en el espacio.
Estas observaciones han revelado patrones distintivos en la diminuta cantidad de luz procedente de estas galaxias increíblemente débiles, lo que ha permitido a los científicos establecer que la luz que emiten ha tardado 13 400 millones de años en llegar hasta nosotros y corroborar su condición de galaxias más antiguas jamás observadas. .
Los científicos ahora también pueden confirmar que dos de estas galaxias están más lejos que cualquier observación realizada por el telescopio Hubble, lo que subraya el increíble poder y la capacidad de JWST para detectar partes nunca antes vistas del Universo más antiguo.
«Era crucial probar que estas galaxias habitan el Universo primitivo, ya que es muy posible que las galaxias más cercanas se hagan pasar por galaxias muy distantes», dijo la Dra. Emma Curtis-Lake de la Universidad de Hertfordshire, autora principal de uno de los dos artículos. sobre los hallazgos. «Ver el espectro revelado como esperábamos, confirmando que estas galaxias se encuentran en el borde real de nuestra vista, algunas más lejos de lo que el Hubble podía ver, ¡es un logro tremendamente emocionante para la misión!»
Los hallazgos se han logrado gracias a una colaboración internacional de más de 80 astrónomos de diez países a través del programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Al equipo se le asignó poco más de un mes de observación en el telescopio, utilizando los dos instrumentos a bordo: el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) y la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam). Estos instrumentos se desarrollaron con el objetivo principal de investigar las galaxias más antiguas y débiles.
«Es difícil entender las galaxias sin comprender los períodos iniciales de su desarrollo», dijo el Dr. Sandro Tacchella del Laboratorio Cavendish de Cambridge y el Instituto Kavli de Cosmología, coautor principal del segundo artículo. “Al igual que con los humanos, gran parte de lo que sucede después depende del impacto de estas primeras generaciones de estrellas. Tantas preguntas sobre las galaxias han estado esperando la oportunidad transformadora de Webb, y estamos encantados de poder participar en la revelación de esta historia”.
“Por primera vez, hemos descubierto galaxias solo 350 millones de años después del Big Bang, y podemos estar absolutamente seguros de sus fantásticas distancias”, dijo Brant Robertson de la Universidad de California Santa Cruz, coautor principal del segundo artículo. . “Encontrar estas primeras galaxias en imágenes tan asombrosamente hermosas es una experiencia especial”.
A lo largo de 10 días de su tiempo de observación, el equipo de astrónomos de JADES se centró en una pequeña porción de cielo dentro y alrededor del campo ultraprofundo del telescopio espacial Hubble, que durante más de 20 años ha sido el favorito de los astrónomos y ha sido analizado en el límite de casi todos los grandes telescopios que han existido. Sin embargo, con JWST, el equipo pudo observar en nueve rangos de longitud de onda infrarroja diferentes, proporcionando una imagen exquisitamente nítida y sensible del campo. La imagen revela casi 100.000 galaxias, cada una de ellas a miles de millones de años luz de distancia, en un pinchazo del cielo equivalente a mirar la pantalla de un teléfono móvil a través de un campo de fútbol.
Las galaxias más antiguas eran identificables por sus colores distintivos en bandas, visibles en luz infrarroja pero invisibles en otras longitudes de onda. En una rara ventana de observación continua de 28 horas, se usó el espectrógrafo de infrarrojo cercano para dispersar la luz emitida por cada galaxia en un espectro de arco iris. Esto permitió a los astrónomos medir la cantidad de luz recibida en cada longitud de onda y estudiar los patrones de luz únicos creados por las propiedades del gas y las estrellas dentro de cada galaxia.
Crucialmente, se reveló que cuatro de las galaxias se originaron antes en el Universo que cualquier observación anterior.
“Nuestras observaciones sugieren que la formación de las primeras estrellas y galaxias comenzó muy temprano en la historia del Universo”, dijo el profesor Andrew Bunker de la Universidad de Oxford.
«Este es un gran avance en nuestra comprensión de cómo se formaron las primeras galaxias», dijo el profesor Roberto Maiolino del Laboratorio Cavendish de Cambridge y el Instituto Kavli de Cosmología, coautor de uno de los dos artículos. “Hemos podido diseccionar la luz proveniente de estas galaxias en el universo muy primitivo y, por primera vez, caracterizar sus propiedades en detalle. Es realmente fascinante e intrigante descubrir cuán jóvenes eran estos sistemas y que los procesos estelares aún no habían logrado contaminar estas galaxias con elementos químicos más pesados que el helio”.
Los astrónomos del equipo de JADES ahora planean enfocarse en otra área del cielo para realizar más espectroscopia e imágenes, con la esperanza de revelar más sobre los primeros orígenes de nuestro Universo y cómo evolucionan estas primeras galaxias con el tiempo cósmico.
Se puede encontrar más información sobre los hallazgos en un blog de la NASA recientemente publicado. Las preimpresiones de los dos artículos del equipo, que aún no han sido revisados por pares, están disponibles en línea.
El Telescopio Espacial James Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, ESA (Agencia Espacial Europea) y CSA (Agencia Espacial Canadiense). Sandro Tacchella es miembro del St Edmund’s College de Cambridge.
Adaptado de un comunicado de prensa de la Universidad de Hertfordshire.