El telescopio James Webb (JWST o Webb) ha revelado cientos de galaxias antiguas que pueden estar entre los primeros miembros del universo, un salto de solo un puñado conocido en ese momento.
Ya 600 millones de años después de la Big Bang, estas galaxias muy jóvenes lucían estructuras complejas y cúmulos de formación de estrellas, informa un nuevo estudio. El estudio es parte de una colaboración internacional llamada JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), que recopiló un mes de observaciones de dos pequeños puntos en el cielo: uno en la constelación de Ursa Minor y otro hacia el cúmulo de Fornax. . Dentro de esta región había más de 700 galaxias jóvenes recientemente descubiertas que revelan cómo era el cosmos en su primera aparición.
«Si tomas todo el universo y lo reduce a una película de dos horas, estás viendo los primeros cinco minutos de la película», dijo Kevin Hainline, profesor asistente de investigación en el Observatorio Steward en Arizona y autor principal del nuevo estudio. , dijo al anunciar el descubrimiento el lunes (5 de junio) en la 242ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Albuquerque y en línea. «Estas son las galaxias que están comenzando el proceso de crear los elementos y la complejidad que vemos en el mundo que nos rodea hoy».
Estos nuevos descubrimientos arrojan luz sobre cómo se formaron las primeras galaxias y estrellas, creando el rico catálogo de elementos observados en el universo actual.
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Solo en esos cinco minutos, que marcan la edad del universo entre 370 millones y 650 millones de años, Hainline y sus colegas que estudian los datos de Webb encontraron 717 galaxias jóvenes, que resultan ser más altas que las predicciones anteriores, y todas ya abarcan miles de años. años luz, estructuras deportivas complejas y estrellas en ascenso en múltiples cúmulos.
«Anteriormente, las primeras galaxias que podíamos ver parecían pequeñas gotas. Sin embargo, esas gotas representan millones o incluso miles de millones de estrellas al comienzo del universo», dijo Hainline en un comunicado. declaración. «Ahora podemos ver que algunos de ellos son en realidad objetos extendidos con una estructura visible».
Juntas, las dos regiones utilizadas en este estudio se conocen como GOODS-South, un acrónimo de Estudio profundo de los orígenes de los grandes observatoriosy han sido ampliamente estudiados por casi todos los principales telescopios espaciales, incluidos HubbleEL Observatorio de rayos X Chandra y el Spitzer ahora retirado de la NASA.
A pesar de esta verificación previa, el 93 por ciento de las nuevas galaxias que Webb detectó durante JADES nunca se habían visto antes.
“Lo que estábamos viendo antes eran solo los ejemplos más brillantes y extremos de galaxias luminosas en el universo primitivo”, dijo Hainline durante su presentación el lunes. «Ahora realmente estamos investigando galaxias más normales y cotidianas en un universo joven y turbulento».
Durante mucho tiempo se ha debatido cómo ese entorno caótico y muy polvoriento se limpió para convertirse en el cosmos transparente que vemos hoy. Una de las principales teorías es que esta etapa en la evolución del universo, llamada el Era de reionizaciónocurrió unos 400.000 años después del Big Bang, cuando se formó la primera generación de estrellas, que se cree tenían de 30 a 300 veces la masa de nuestro Sol y millones de veces más luminosas, e inundaron el universo opaco con su primera luz.
Esa luz estelar ultravioleta reionizó el universo al dividir sus abundantes átomos de hidrógeno en protones y electrones, un proceso que duró hasta mil millones de años después del Big Bang. Sin embargo, pocos astrónomos dicen que las salidas de agujeros negros supermasivossimilar a la que reside en el corazón de nuestra Vía Láctea, podría haber provocó la fuga de radiación ultravioleta de las galaxias y, por lo tanto, desempeñó un papel más importante en la evolución cósmica de lo que se pensaba anteriormente.
Ahora, un segundo equipo del programa JADES que estudió galaxias que existieron entre 500 millones y 850 millones de años después del Big Bang, o entre cinco y ocho minutos de la película de dos horas que describe el universo, cree tener una respuesta a la larga pregunta permanente.
«En esta próxima escena del universo, en realidad estamos comenzando a ver el impacto de la formación de galaxias en la composición del universo a gran escala», dijo Ryan Endsley, investigador postdoctoral de la Universidad de Texas que dirigió el segundo estudio. en la conferencia de prensa del lunes. «Las galaxias en el universo primitivo eran mucho más caóticas en general en la forma en que formaban estrellas».
El equipo de Endsley investigó los signos de formación estelar en esas galaxias muy tempranas, lo que proporcionó una idea de cómo la luz de las estrellas ionizaba el gas dentro de esas galaxias. El equipo descubrió que una de cada seis galaxias en ese momento exhibía emisiones de líneas extremas en el espectro de la galaxia, una característica que los átomos ionizados por la luz de las estrellas irradian cuando se enfrían y se combinan con otras moléculas.
Esas líneas de emisión son evidencia de que las primeras galaxias estaban dando a luz activamente a las estrellas, que luego bombearon «torrentes de fotones ultravioleta» en sus respectivas galaxias. De esta manera, las primeras estrellas del universo se convirtieron en los principales impulsores de la reionización cósmica, dijo Endsley.
«Estas líneas de emisión extremas son en realidad relativamente comunes en el universo primitivo», dijo durante su presentación. «Casi todas las galaxias que estamos encontrando muestran estas firmas de líneas de emisión inusualmente fuertes que indican una intensa formación estelar reciente», agregó en el comunicado. «Estas primeras galaxias eran muy buenas para producir estrellas calientes y masivas».
A partir de las mismas líneas de emisión, el equipo de Endsley también dedujo que las galaxias en el universo primitivo dieron a luz estrellas en ráfagas breves seguidas de períodos de inactividad.
«De repente tendrías docenas de solo el valor de las masas solares reuniéndose todas a la vez en estas galaxias tempranas», dijo Endsley a los periodistas en la conferencia de prensa del lunes. «Esto es realmente importante para nuestra comprensión de cómo ocurrió la reionización porque estas estrellas calientes y masivas eran productores muy eficientes de estos fotones ultravioleta que necesitábamos ionizar todo el hidrógeno en el universo primitivo».
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