Nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias y la naturaleza de la materia oscura podría verse completamente alterada después de nuevas observaciones de una población estelar mayor que la Vía Láctea de hace más de 11 mil millones de años que no debería existir.

Un artículo publicado hoy en Nature detalla los hallazgos utilizando nuevos datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Los resultados encuentran que una galaxia masiva en el universo temprano, observada hace 11.500 millones de años (un corrimiento al rojo cósmico de 3,2), tiene una población de estrellas extremadamente antigua formada mucho antes:1.500 millones de años antes (un corrimiento al rojo de alrededor de 11). La observación trastoca los modelos actuales, ya que no se ha acumulado suficiente materia oscura en concentraciones suficientes para sembrar su formación.

El distinguido profesor Karl Glazebrook de la Universidad Tecnológica de Swinburne dirigió el estudio y el equipo internacional, que utilizó el JWST para observaciones espectroscópicas de esta enorme galaxia inactiva.

"Hemos estado persiguiendo esta galaxia en particular durante siete años y pasamos horas observándola con los dos telescopios más grandes de la Tierra para determinar su edad. Pero era demasiado roja y demasiado débil, y no pudimos medirla. Al final, tuvimos que salir de la Tierra y usar el JWST para confirmar su naturaleza."

La formación de galaxias es un paradigma fundamental que sustenta la astrofísica moderna y predice una fuerte disminución en el número de galaxias masivas en los primeros tiempos cósmicos. Se han observado galaxias inactivas extremadamente masivas entre uno y dos mil millones de años después del Big Bang, lo que desafía los modelos teóricos anteriores.

El distinguido profesor Glazebrook trabajó con investigadores destacados de todo el mundo, incluidos el Dr. Themiya Nanayakkara, el Dr. Lalitwadee Kawinwanichakij, el Dr. Colin Jacobs, el Dr. Harry Chittenden, el profesor asociado Glenn G Kacprzak y el profesor asociado Ivo Labbe del Centro de Astrofísica y Supercomputación de Swinburne. .

"Esto fue en gran medida un esfuerzo de equipo, desde los estudios del cielo infrarrojo que comenzamos en 2010, que nos llevaron a identificar esta galaxia como inusual, hasta las muchas horas que pasamos en el Keck y el Very Large Telescope, donde intentamos confirmarlo, pero no pudimos, hasta que Finalmente, el año pasado dedicamos un enorme esfuerzo a descubrir cómo procesar los datos del JWST y analizar este espectro".

El Dr. Themiya Nanayakkara, que dirigió el análisis espectral de los datos del JWST, dice:"Ahora vamos más allá de lo que era posible para confirmar los monstruos inactivos masivos más antiguos que existen en las profundidades del universo. Esto amplía los límites de nuestra comprensión actual de cómo Las galaxias se forman y evolucionan. La pregunta clave ahora es cómo se forman tan rápido y tan temprano en el universo, y qué mecanismos misteriosos llevan a impedir que formen estrellas abruptamente cuando el resto del universo lo hace."

La profesora asociada Claudia Lagos del nodo del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR) de la Universidad de Australia Occidental fue crucial en el desarrollo del modelado teórico de la evolución de las concentraciones de materia oscura para el estudio.

"La formación de galaxias depende en gran medida de cómo se concentra la materia oscura", dice. "Tener estas galaxias extremadamente masivas tan temprano en el universo plantea desafíos importantes para nuestro modelo estándar de cosmología. Esto se debe a que no creemos que estructuras de materia oscura tan masivas como para albergar estas galaxias masivas hayan tenido tiempo de formarse todavía. Más observaciones Son necesarios para comprender cuán comunes pueden ser estas galaxias y para ayudarnos a comprender cuán verdaderamente masivas son."

Glazebrook espera que esto pueda ser una nueva apertura para nuestra comprensión de la física de la materia oscura, afirmando:"JWST ha estado encontrando evidencia cada vez mayor de galaxias masivas que se forman temprano en el tiempo. Este resultado establece un nuevo récord para este fenómeno. Aunque es muy sorprendente , es sólo un objeto, pero esperamos encontrar más, y si lo hacemos, esto realmente alterará nuestras ideas sobre la formación de galaxias."

Más información: Karl Glazebrook et al, Una galaxia masiva que formó sus estrellas en z ~ 11, Naturaleza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07191-9. En arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2308.05606

Información de la revista: Naturaleza , arXiv

Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Swinburne