Los astrónomos confirman que la galaxia de Maisie se encuentra entre las primeras jamás observadas

Gracias al Telescopio Espacial James Webb, los astrónomos que corren en busca de algunas de las primeras galaxias jamás vislumbradas ahora han confirmado que una galaxia detectada por primera vez el verano pasado es en realidad una de las primeras jamás encontradas. Los resultados se publican en la revista Naturaleza.

Las observaciones de seguimiento de la primera detección de la galaxia Maisie han revelado que data de 390 millones de años después del Big Bang. Si bien no es tan pronto como el equipo dirigido por el astrónomo de la Universidad de Texas en Austin, Steven Finkelstein, estimó por primera vez el verano pasado, sigue siendo una de las cuatro galaxias confirmadas observadas por primera vez.

«Lo emocionante de la galaxia Maisie es que fue una de las primeras galaxias distantes identificadas por JWST, y de ese conjunto, es la primera en ser confirmada espectroscópicamente», dijo Finkelstein, profesor de astronomía en UT Austin, autor del artículo en Nature y el investigador principal de Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). Llamó a la galaxia en honor a su hija, ya que fue descubierta en su cumpleaños.

El último análisis fue realizado por el primer autor Pablo Arrabal Haro, investigador asociado postdoctoral en el Laboratorio de Investigación de Astronomía Infrarroja Óptica de la Fundación Nacional de Ciencias. Además de Finkelstein, los coautores de UT Austin son Caitlin Casey, Micaela Bagley, Katherine Chworowsky y Seiji Fujimoto.

El equipo de CEERS está evaluando actualmente alrededor de otras 10 galaxias que pueden pertenecer a una era incluso anterior a la de Maisie.

Los objetos en el espacio no se imprimen con una marca de tiempo. Para determinar cuándo la luz que observamos ha dejado un objeto, los astrónomos miden su corrimiento al rojo, la cantidad en la que su color ha cambiado a medida que se alejaba de nosotros. Dado que vivimos en un universo en expansión, cuanto más retrocedemos en el tiempo, mayor es el corrimiento al rojo de un objeto.

Las estimaciones originales de los desplazamientos hacia el rojo (y, por lo tanto, de los tiempos posteriores al Big Bang) se basaron en la fotometría, el brillo de la luz en las imágenes utilizando una pequeña cantidad de filtros de frecuencia amplia. Estas estimaciones se realizaron utilizando datos recopilados por CEERS durante el tiempo asignado originalmente para la primera temporada de observación del telescopio.

Para obtener una estimación más precisa, el equipo de CEERS solicitó mediciones de seguimiento con el instrumento espectroscópico de JWST, NIRSpec, que divide la luz de un objeto en muchas frecuencias estrechas diferentes para identificar con mayor precisión su composición química, potencia térmica, luminosidad intrínseca y movimiento relativo. Según este último análisis espectroscópico, la galaxia Maisie tiene un corrimiento al rojo de z=11,4.

Este estudio también analizó CEERS-93316, una galaxia encontrada originalmente en datos CEERS disponibles públicamente por un equipo dirigido por la Universidad de Edimburgo y que inicialmente se estimó que se observó 250 millones de años después del Big Bang. Tras un análisis más detallado, el equipo descubrió que CEERS-93316 tiene un corrimiento al rojo más modesto de z = 4,9, que corresponde a aproximadamente mil millones de años después del Big Bang.

Resulta que el gas caliente en CEERS-93316 emitió tanta luz en unas pocas bandas de frecuencia estrechas asociadas con el oxígeno y el hidrógeno que hizo que la galaxia pareciera mucho más azul de lo que realmente era. Ese tinte azul imitaba la firma que Finkelstein y otros esperaban ver en las primeras galaxias. Esto se debe a una peculiaridad del método fotométrico que solo ocurre con objetos con corrimientos al rojo de alrededor de 4,9. Finkelstein dice que esto fue mala suerte.

«Este fue un caso un poco extraño», dijo Finkelstein. «De las muchas docenas de candidatos de alto desplazamiento al rojo que se han observado espectroscópicamente, este es el único caso en el que el verdadero desplazamiento al rojo es mucho menor que nuestra hipótesis inicial».

Esta galaxia no solo parece anormalmente azul, sino que también es mucho más brillante de lo que predicen nuestros modelos actuales para las galaxias que se formaron tan temprano en el universo.

«Hubiera sido realmente difícil explicar cómo el universo pudo crear una galaxia tan masiva tan pronto», dijo Finkelstein. «Entonces, creo que ese fue probablemente siempre el resultado más probable, porque fue tan extremo, tan brillante, con un desplazamiento al rojo tan obvio».