Una semana después, los astrónomos encuentran una galaxia aún más atrás en el tiempo.

Los datos del telescopio espacial Webb solo han estado en manos de los astrónomos en las últimas semanas, pero llevan años esperando esto y, al parecer, los análisis estaban listos. El resultado fue algo así como una carrera en el tiempo, ya que los nuevos descubrimientos encuentran objetos que se formaron cada vez más cerca del Big Bang que produjo nuestro Universo. La semana pasada, una de estas investigaciones descubrió una galaxia que estuvo presente menos de 400 millones de años después del Big Bang. Esta semana, un nuevo análisis identificó una galaxia que apareció solo 233 millones de años después de que apareciera el Universo.

El descubrimiento es un subproducto feliz del trabajo que fue diseñado para responder una pregunta más general: ¿Cuántas galaxias deberíamos esperar ver en diferentes momentos después del Big Bang?

volver en el tiempo

Como se mencionó la semana pasada, el Universo primitivo era opaco a la luz en cualquier longitud de onda y transportaba más energía de la necesaria para ionizar el hidrógeno. Esa energía está en la porción UV del espectro, pero el corrimiento al rojo de 13 mil millones de años de un Universo en expansión ha movido ese punto de corte a la porción infrarroja del espectro. Para encontrar galaxias de este período, debemos buscar objetos que no sean visibles en longitudes de onda infrarrojas más cortas (lo que significa que la luz alguna vez estuvo por encima del límite de hidrógeno), pero que aparecen en longitudes de onda de menor energía.

Cuanto más profundo es el límite entre lo invisible y lo visible en el infrarrojo, más fuerte es el corrimiento al rojo y más distante el objeto. Cuanto más lejos está el objeto, más cerca está en el tiempo del Big Bang.

Los estudios de estas galaxias pueden decirnos algo sobre sus propiedades individuales. Pero identificar una gran colección de galaxias primitivas puede ayudarnos a determinar qué tan rápido se formaron e identificar cualquier cambio en la dinámica de las galaxias que ocurrió en un momento específico en el pasado del Universo. Este cambio en el tiempo en la frecuencia de los objetos visibles se denomina «función de brillo» y se ha trabajado para caracterizar la función de brillo de las primeras galaxias. Pero las longitudes de onda infrarrojas de las primeras galaxias son absorbidas por la atmósfera de la Tierra y, por lo tanto, deben recogerse del espacio. Y ese fue uno de los objetivos de diseño del telescopio Webb.

El nuevo trabajo se centró en examinar la función de luminosidad de las galaxias que se formaron poco (en términos astronómicos) después del Big Bang. Pero, al generar un catálogo de las primeras galaxias, los investigadores identifican lo que parece ser la galaxia más antigua jamás vista.

Definición de función

Los investigadores utilizaron dos fuentes de datos para reconstruir la apariencia de las galaxias en diferentes momentos. Uno se produjo analizando el trabajo realizado con un telescopio infrarrojo terrestre (ESA Telescopio VISTA) y el Telescopio Espacial Spitzer, los cuales han fotografiado galaxias que eran relativamente más antiguas cuando produjeron la luz que ahora llega a la Tierra, unos 600 millones de años o más después del Big Bang. El otro se refería a los datos generados por Webb, incluidos los conjuntos de datos analizados en el documento. informamos y un área fotografiada en primer lanzamiento fotográfico público. En todos los casos, los investigadores buscaron lo mismo: objetos que estaban presentes en longitudes de onda infrarrojas más largas pero ausentes en longitudes de onda más cortas.

En general, el equipo identificó 55 galaxias distantes, 44 de las cuales nunca antes se habían notado. Treinta y nueve de estos provienen de datos de Webb, y esa cifra incluye las dos galaxias antiguas que se identificaron la semana pasada. Los números no son particularmente precisos en corrimientos al rojo más altos, donde se basan en solo una o dos galaxias. Pero en general, la tendencia sugiere una disminución gradual de los objetos visibles dentro de unos pocos cientos de millones de años del Big Bang, sin cambios ni cortes abruptos.

Pero lo sorprendente es que hay datos para una galaxia con un corrimiento al rojo extremadamente grande (z = 16,7, para los que entienden de estas cosas). Esto lo ubica a menos de 250 millones de años después del Big Bang. Esa distancia se basa en parte en el hecho de que el primer filtro de longitud de onda en el que aparece el objeto muestra que es muy débil allí, lo que sugiere que es débil en las longitudes de onda que deja pasar el filtro. Esto sugiere que el corte de luz generado por hidrógeno está cerca del límite del rango del filtro.

Al igual que las galaxias distantes descritas la semana pasada, también parece tener el equivalente a mil millones de soles de material en forma de estrellas. Los investigadores estiman que pudo haber comenzado la formación estelar tan pronto como 120 millones de años después del Big Bang, y ciertamente lo hizo dentro de los 220 millones de años.

Los investigadores están bastante seguros de que esta nueva galaxia representa un descubrimiento real: «Después de llevar a cabo una extensa investigación, actualmente no podemos encontrar ninguna explicación plausible para este objeto, que no sea una galaxia con un nuevo registro de corrimiento al rojo». Y al agregar una segunda confirmación independiente de los descubrimientos previos de la galaxia, aumenta enormemente la confianza que tenemos en esos descubrimientos. Todo esto indica que el nuevo telescopio está cumpliendo lo prometido, al menos en términos de primeras galaxias.

La gran pregunta ahora es qué resultará cuando se apunte a áreas de lentes altas, que pueden aumentar los objetos hasta el punto en que podamos imaginar las estructuras dentro de estas galaxias tempranas. Es posible que ya lo hayamos hecho, pero habrá que esperar a que aparezcan las descripciones en arXiv.

El arXiv. Número abstracto: 2207.12356 (Acerca de arXiv).