Un equipo internacional de astrónomos anunció hoy el descubrimiento de las dos galaxias más antiguas y distantes jamás vistas, que datan de sólo 300 millones de años después del Big Bang. Estos resultados, obtenidos utilizando el telescopio espacial James Webb (JWST) de la NASA, marcan un hito importante en el estudio del universo temprano.
Los descubrimientos fueron realizados por el equipo JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Daniel Eisenstein del Centro de Astrofísica | Harvard &Smithsonian (CfA) es uno de los líderes del equipo de JADES e investigador principal del programa de observación que reveló estas galaxias. Ben Johnson y Phillip Cargile, ambos investigadores científicos del CfA, y Zihao Wu, doctorado de Harvard. estudiante del CfA, también desempeñó un papel importante.
Debido a la expansión del universo, la luz de galaxias distantes se extiende a longitudes de onda más largas a medida que viaja. Este efecto es tan extremo para estas dos galaxias que su luz ultravioleta se desplaza a longitudes de onda infrarrojas donde sólo JWST puede verla. Debido a que la luz tarda en viajar, las galaxias más distantes también se ven tal como eran antes.
Las dos galaxias que batieron récords se llaman JADES-GS-z14-0 y JADES-GS-z14-1, siendo la primera la más distante de las dos. Además de ser el nuevo poseedor del récord de distancia, JADES-GS-z14-0 destaca por su tamaño y brillo.
"El tamaño de la galaxia demuestra claramente que la mayor parte de la luz es producida por un gran número de estrellas jóvenes", dijo Eisenstein, profesor de Harvard y presidente del departamento de astronomía, "en lugar de material que cae sobre un agujero negro supermasivo en la galaxia". centro, que parecería mucho más pequeño."
La combinación del brillo extremo y el hecho de que estrellas jóvenes están alimentando esta alta luminosidad hacen de JADES-GS-z14-0 la evidencia más sorprendente encontrada hasta ahora de la rápida formación de galaxias grandes y masivas en el universo temprano.
"JADES-GS-z14-0 se convierte ahora en el arquetipo de este fenómeno", afirma el Dr. Stefano Carniani de la Scuola Normale Superiore de Pisa, autor principal del artículo sobre el descubrimiento. "Es sorprendente que el universo pueda formar una galaxia así en sólo 300 millones de años."
La evidencia de galaxias tempranas sorprendentemente vigorosas apareció incluso en las primeras imágenes del JWST y ha ido aumentando en los dos primeros años de la misión. Esta tendencia va en contra de las expectativas que tenían la mayoría de los astrónomos antes del lanzamiento del JWST de teorías de formación de galaxias.
JADES-GS-z14-0 fue un enigma para el equipo JADES cuando lo detectaron por primera vez hace más de un año, ya que aparece lo suficientemente cerca en el cielo de una galaxia en primer plano que el equipo no podía estar seguro de que las dos no fueran vecinas. Pero en octubre de 2023, el equipo JADES obtuvo imágenes aún más profundas (cinco días completos con la cámara de infrarrojo cercano JWST en un solo campo) y utilizó filtros diseñados para aislar mejor las galaxias más tempranas.
"Simplemente no veíamos ninguna manera plausible de explicar que esta galaxia fuera simplemente una vecina de la galaxia más cercana", dice el Dr. Kevin Hainline, profesor de investigación de la Universidad de Arizona.
La galaxia está situada en un campo donde el instrumento de infrarrojo medio JWST había realizado una observación ultraprofunda. Su brillo en longitudes de onda infrarrojas intermedias es una señal de emisión de átomos de hidrógeno e incluso de oxígeno en el universo primitivo.
"A pesar de ser tan joven, la galaxia ya está trabajando arduamente para crear los elementos que nos son familiares en la Tierra", dijo Zihao Wu, coautor de un segundo artículo sobre este hallazgo, dirigido por Jakob Helton, un estudiante de posgrado de la Universidad. de Arizona.
Envalentonado, el equipo obtuvo un espectro de cada galaxia y confirmó sus esperanzas de que JADES-GS-z14-0 fuera de hecho una galaxia que batiera récords y que la candidata más débil, JADES-GS-z14-1, estuviera casi tan lejos .
Un tercer artículo dirigido por Brant Robertson, profesor de la Universidad de California-Santa Cruz, y Ben Johnson, estudia la evolución de esta población temprana de galaxias.
"Este sorprendente objeto muestra que la formación de galaxias en el universo temprano es muy rápida e intensa", dijo Johnson, "y el JWST nos permitirá encontrar más de estas galaxias, tal vez cuando el universo era aún más joven. Es una maravillosa oportunidad para estudiar cómo comienzan las galaxias."
Los tres artículos están actualmente disponibles en arXiv. servidor de preimpresión.
