El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha revelado las galaxias más distantes jamás descubiertas, algunas de las cuales datan de solo 300 millones de años después de que se creó el universo en el Big Bang, una época en la que el cosmos tenía solo el dos por ciento de su tamaño actual.
Las galaxias primordiales fueron encontradas por un equipo internacional de científicos responsables del diseño de dos de los instrumentos de última generación de JWST. El primer instrumento, conocido como cámara de infrarrojo cercano (NIRCam), se encargó de observar una pequeña porción del cielo nocturno en la constelación de Fornax.
En el transcurso de 10 días, NIRCam observó la luz emitida por una población de casi 100 000 galaxias en un rango de nueve longitudes de onda infrarrojas. A partir de este conjunto de datos, los astrónomos aislaron 250 de las galaxias más débiles y rojas y las enfocaron con otro de los instrumentos de JWST: el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec).
NIRSpec está diseñado para recolectar la luz emitida por los cuerpos celestes y descomponerla en sus colores constituyentes. Este proceso crea gráficos en forma de arcoíris llamados espectros. Los astrónomos pueden analizar los espectros de una galaxia para descubrir todo, desde su composición elemental hasta la cantidad de estrellas que contiene e incluso su distancia a la Tierra.
Esto último se hace midiendo un fenómeno conocido como corrimiento al rojo. La luz de galaxias muy distantes puede tardar miles de millones de años en llegar a nuestro planeta. Durante este tiempo, las longitudes de onda de esa luz se vuelven más y más largas, moviéndose lentamente hacia la parte «más roja» del espectro de luz.
A medida que la luz viaja hacia la Tierra desde su fuente, inevitablemente atravesará vastas nubes de polvo y gas interestelar. Se sabe que estas nubes son buenas para absorber ciertas longitudes de onda de luz, mientras que permiten que otras pasen a través de ellas relativamente sin obstáculos. Esta interferencia crea un patrón distinto en los espectros del arco iris.
Un gráfico que muestra las posiciones de las galaxias y su corrimiento al rojo (Crédito: CIENCIA: NASA, ESA, CSA, Rolf A. Jansen (ASU), Jake Summers (ASU), Rosalia O’Brien (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Aaron Robotham (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Christopher Willmer (Universidad de Arizona), JWST PEARLS Team PROCESAMIENTO DE IMÁGENES: Rolf A. Jansen (ASU), Alyssa Pagan (STScI))
Los científicos pudieron determinar la edad y la lejanía de las galaxias distantes al observar qué tan lejos se habían movido los patrones en los espectros de sus posiciones predichas debido al corrimiento al rojo.
Usando esta técnica, los científicos han descubierto cuatro galaxias extraordinariamente antiguas escondidas en los datos del JWST, que se cree que se formaron solo 300 millones de años después de la creación del universo en el Big Bang. Eso los hace 100 millones de años más jóvenes que la galaxia más antigua descubierta por el Telescopio Espacial Hubble.
Esto significa que la luz detectada por el JWST dejó su fuente hace unos 13.400 millones de años, en un momento en que el universo tenía solo el 2% de su edad actual. La edad récord de las galaxias las hará invaluables para los científicos que intentan descubrir los secretos evolutivos del cosmos primitivo.
«Es difícil comprender las galaxias sin comprender los períodos iniciales de su desarrollo», explicó el astrónomo Sandro Tacchella de la Universidad de Cambridge, coautor de un estudio que describe los resultados (a través de la universidad de arizona). «Al igual que con los humanos, mucho de lo que sucede a continuación depende del impacto de estas primeras generaciones de estrellas».
«Muchas preguntas sobre las galaxias han estado esperando la oportunidad de transformación de Webb, y estamos encantados de poder desempeñar un papel en la revelación de esta historia».
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Crédito de la imagen: Northrop Grumman.
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