“Más allá de lo posible”: el telescopio espacial Webb descubre misteriosas galaxias antiguas

Nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias y la naturaleza de la materia oscura podría verse alterada por completo, después de nuevas observaciones de una población estelar más grande que la Tierra. vía Láctea de hace más de 11 mil millones de años que no debería existir.

Un artículo publicado en Naturaleza detalla los hallazgos utilizando nuevos datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Los resultados muestran 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 que se formó mucho antes: 1.500 millones de años antes (un corrimiento al rojo de aproximadamente 11). . La observación anula los modelos actuales, ya que no se ha acumulado suficiente materia oscura en concentraciones suficientes para favorecer su formación.

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

“Perseguimos esta galaxia en particular durante siete años y pasamos horas observándola con los dos telescopios más grandes de la Tierra para averiguar cuántos años tenía. Pero era demasiado rojo y demasiado tenue y no pudimos medirlo. Al final, tuvimos que abandonar la Tierra y utilizar el JWST para confirmar su naturaleza».

La formación de galaxias es un paradigma fundamental que subyace a 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. Big Bang lo que pone en duda modelos teóricos anteriores.

El distinguido profesor Glazebrook ha trabajado con destacados investigadores 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 Swinburne de Astrofísica y Supercomputación.

“Esto ha sido en gran medida un esfuerzo de equipo, desde los estudios del cielo infrarrojo que comenzamos en 2010 y que nos llevaron a identificar esta galaxia como inusual, hasta las muchas horas que pasamos en Keck y Telescopio muy grande donde lo intentamos, pero no pudimos confirmarlo, hasta el año pasado, donde pusimos un enorme esfuerzo en comprender cómo procesar los datos JWST y analizar este espectro”.

El Dr. Themiya Nanayakkara, que realizó el análisis espectral de los datos del JWST, dice: «Ahora vamos más allá de lo posible para confirmar los monstruos masivos inactivos más antiguos que existen en las profundidades del Universo».

“Esto amplía los límites de nuestra comprensión actual de cómo se forman y evolucionan las galaxias. La pregunta clave ahora es cómo se forman tan rápidamente en las primeras etapas del Universo y qué mecanismos misteriosos conducen a evitar que formen estrellas repentinamente cuando lo hace el resto del Universo”.

Profesora asociada Claudia Lagos de la Universidad de Australia Occidental, nodo del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía (ICRAR) fue crucial en el desarrollo de modelos teóricos 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», afirma. “Tener estas galaxias extremadamente masivas en una etapa tan temprana del Universo plantea importantes desafíos a nuestro modelo estándar de cosmología. Esto se debe a que no creemos que las estructuras de materia oscura lo suficientemente masivas como para albergar estas enormes galaxias hayan tenido tiempo de formarse todavía. Se necesitan más observaciones para comprender cuán comunes pueden ser estas galaxias y ayudarnos a comprender cuán masivas son realmente».

El distinguido profesor Glazebrook espera que esto pueda suponer una nueva apertura para nuestra comprensión de la física de la materia oscura.

“JWST ha encontrado pruebas cada vez más sólidas de la formación temprana de galaxias masivas. 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, realmente cambiará nuestras ideas sobre la formación de galaxias».

Referencia: “Una galaxia masiva que formó sus estrellas en z ~ 11” por Karl Glazebrook, Themiya Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadee Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn G. Kacprzak, Ivo Labbe, Danilo Marchesini , Z. Cemile Marsan, Pascal A. Oesch, Casey Papovich, Rhea-Silvia Remus, Kim-Vy H. Tran, James Esdaile y Angel Chandro-Gomez, 14 de febrero de 2024, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07191-9