El telescopio James Webb de la NASA nos acerca a los límites del universo observable cercano al Big Bang

El telescopio espacial James Webb de la NASA ha superado su propia meta una vez más, cumpliendo su promesa de ampliar los límites del universo observable, acercándonos al amanecer cósmico, con la confirmación de una galaxia brillante que existió 280 millones de años después del Big Bang.

Webb ya ha establecido que eventualmente superará prácticamente todos los puntos de referencia establecidos en estos primeros años, pero la galaxia recién confirmada, MoM-z14, ofrece pistas intrigantes sobre la cronología histórica del universo y cuán diferente era el universo primitivo de lo que los astrónomos esperaban.

"Con Webb, podemos ver más lejos de lo que los humanos jamás pudieron antes, y no se parece en nada a lo que predijimos, lo cual es desafiante y emocionante", dijo Rohan Naidu del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), autor principal de un artículo sobre la galaxia MoM-z14 publicado en el Open Journal of Astrophysics.

Debido a la expansión del universo impulsada por la energía oscura, analizar las distancias físicas y los años transcurridos se vuelve complicado a estas alturas. Utilizando el instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) del Webb, los astrónomos confirmaron que MoM-z14 tiene un corrimiento al rojo cosmológico de 14,44, lo que significa que su luz ha estado viajando a través del espacio (en expansión), estirándose y desplazándose a longitudes de onda más largas y rojas, durante aproximadamente 13,5 de los 13 800 millones de años de existencia estimados del universo.

"Podemos estimar la distancia de las galaxias a partir de imágenes, pero es muy importante hacer un seguimiento y confirmarlo con espectroscopia más detallada para que sepamos exactamente qué estamos viendo y cuándo", dijo Pascal Oesch, de la Universidad de Ginebra, coinvestigador principal del estudio.

Características intrigantes

MoM-z14 forma parte de un grupo creciente de galaxias sorprendentemente brillantes en el universo temprano: 100 veces más de lo que los estudios teóricos predijeron antes del lanzamiento de Webb, según el equipo de investigación.

“Hay una brecha cada vez mayor entre la teoría y la observación relacionadas con el universo primitivo, lo que plantea preguntas convincentes que deben explorarse en el futuro”, dijo Jacob Shen, investigador postdoctoral en el MIT y miembro del equipo de investigación.

Un lugar donde investigadores y teóricos pueden buscar respuestas es la población estelar más antigua de la Vía Láctea. Un pequeño porcentaje de estas estrellas ha mostrado altas cantidades de nitrógeno, lo cual también se observa en algunas observaciones del Webb de galaxias tempranas, incluyendo MoM-z14.

Podemos inspirarnos en la arqueología y observar estas estrellas antiguas de nuestra galaxia como fósiles del universo primitivo, excepto que en astronomía tenemos la suerte de que el Webb observa tan lejos que también disponemos de información directa sobre las galaxias de esa época. Resulta que estamos observando algunas de las mismas características, como este inusual enriquecimiento de nitrógeno, dijo Naidu.

Dado que la galaxia MoM-z14 existió tan solo 280 millones de años después del Big Bang, no hubo tiempo suficiente para que generaciones de estrellas produjeran cantidades tan elevadas de nitrógeno como los astrónomos esperarían. Una teoría, según los investigadores, es que el denso entorno del universo primitivo dio lugar a estrellas supermasivas capaces de producir más nitrógeno que cualquier estrella observada en el universo local.

El legado del descubrimiento continúa

Incluso antes del lanzamiento del telescopio Webb, existían indicios de que algo muy inesperado ocurrió en el universo primitivo, cuando el telescopio espacial Hubble de la NASA descubrió la brillante galaxia GN-z11 400 millones de años después del Big Bang. Webb confirmó la distancia de la galaxia, la más distante jamás alcanzada. Desde entonces, Webb ha seguido retrocediendo cada vez más en el espacio y el tiempo, encontrando galaxias sorprendentemente brillantes como GN-z11.

A medida que el Webb continúa descubriendo más de estas galaxias inesperadamente luminosas, queda claro que las primeras no fueron fruto de la casualidad. Los astrónomos esperan con ansias que el próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, con su combinación de imágenes infrarrojas de alta resolución y un campo de visión extremadamente amplio, aumente a miles la muestra de estas galaxias tempranas, brillantes, compactas y químicamente enriquecidas.

“Para comprender qué sucede en el universo primitivo, necesitamos realmente más información: observaciones más detalladas con el Webb y más galaxias para ver dónde se encuentran las características comunes, algo que Roman podrá proporcionar”, afirmó Yijia Li, estudiante de posgrado de la Universidad Estatal de Pensilvania y miembro del equipo de investigación. “Es un momento increíblemente emocionante, ya que el Webb revela el universo primitivo como nunca antes y nos muestra cuánto aún queda por descubrir”.

Fuente: Science NASA