Una imagen de muchas galaxias ovaladas y espirales. Crédito de la imagen: NASA, ESA, CSA, Takahiro Morishita (IPAC); Procesamiento: Alyssa Pagan (STScI)
Los astrónomos han mirado hacia atrás en el tiempo a los primeros comienzos del universo, apenas 650 millones de años después del Big Bang, y han observado las etapas de bebés de siete galaxias que interactúan formando un protocúmulo.
Este protocúmulo es actualmente el más distante cúmulo de galaxias a ser confirmado por los científicos. Las simulaciones muestran que el sistema ahora se habrá convertido en uno de los cúmulos de galaxias más grandes y antiguos del universo, más de 100 veces más masivo que nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Un artículo que describe los hallazgos aparece en la revista. Las cartas del diario astrofísico. El autor principal es Takahiro Morishita, científico del personal del centro de astronomía IPAC de Caltech.
Las siete galaxias fueron vistas por primera vez con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Sin embargo, aunque todas las galaxias se observaron a lo largo de la misma línea de visión, Hubble no fue lo suficientemente sensible para determinar exactamente qué tan lejos estaban las galaxias entre sí.
Como analogía, imagine volar muy por encima de Los Ángeles y mirar por la ventana con un telescopio; podría ver ciudades como Phoenix, Dallas y Atlanta, pero no sabría las distancias exactas entre ellas.
Interpretación artística del JWST, que muestra el parasol de cinco capas debajo del telescopio real. Esto está diseñado para proteger los instrumentos de observación sensibles contra la radiación solar. Arriba hay un gran espejo primario para enfocar la radiación infrarroja. Crédito de la imagen: NASA
Usando el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA, el equipo pudo medir con precisión la distancia desde la Tierra a cada una de las siete galaxias midiendo una propiedad llamada corrimiento al rojo. El corrimiento al rojo es una medida de qué tan lejos están las galaxias de la Tierra: cuanto más lejos está la galaxia, mayor es su corrimiento al rojo.
Debido a la expansión de nuestro universo, la luz de las galaxias cambiará a longitudes de onda más largas y «más rojas» con la distancia de la misma manera que las ondas de sonido de la sirena de una ambulancia que pasa cambian a frecuencias más largas y más bajas cuando una ambulancia se aleja de usted.
Para conocer el corrimiento al rojo de una galaxia, los astrónomos capturan sus espectros, un arco iris de longitudes de onda emitidas por la galaxia, y buscan firmas conocidas de moléculas como el hidrógeno y el helio. Esas longitudes de onda cambiarán, o se desplazarán hacia el rojo, con distancias crecientes.
Sorprendentemente, cada galaxia tiene el mismo desplazamiento hacia el rojo: 7,88, que se traduce en 13 000 millones de años luz de la Tierra (como referencia, un solo año luz, la distancia que recorre la luz en un año es de 9,4 billones de kilómetros), lo que indica que son todos agrupados juntos. El sistema, ubicado en la constelación Sculptor, es actualmente el protocúmulo confirmado espectroscópicamente más lejano hasta la fecha.
Esta es la línea de tiempo del universo. Crédito de la imagen: NRFuller, Fundación Nacional de Ciencias
“Sabíamos por un tiempo a partir de los datos del Hubble que había una sobredensidad interesante de galaxias. Fue una sorpresa cuando vimos por primera vez los espectros de JWST: las siete galaxias estaban alineadas exactamente en el mismo corrimiento al rojo”, dice Morishita.
Debido a que la luz de estas galaxias ha tardado miles de millones de años en llegar a los telescopios, los astrónomos las están viendo tal como existían hace mucho tiempo, solo cientos de millones de años después de que naciera nuestro universo. Dado su tamaño en ese momento, podrían ser algunas de las primeras galaxias que se formaron. Aunque no podemos ver el cúmulo tal como existe hoy, las simulaciones numéricas predicen que ahora puede ser uno de los cúmulos más enormes del universo.
Los científicos dicen que los cúmulos de esta naturaleza son muy raros y difíciles de detectar. “No es probable que encontremos otro sistema especial como este usando JWST”, dice Morishita. “Dado que JWST ve áreas relativamente pequeñas del cielo, necesitamos un telescopio que pueda ver el panorama general”.
En la próxima década, descubrimientos como estos serán facilitados aún más por el telescopio espacial romano Nancy Grace, el próximo observatorio de la NASA que se espera sea lanzado a principios de 2027. Su capacidad de estudio de área amplia será más de 100 veces mayor que la del JWST y facilitará la identificación de cúmulos de galaxias en el universo primitivo como el descubierto en este estudio.
Los hallazgos son algunos de los primeros en salir de la carrera científica inicial de JWST. “Estos hallazgos son el resultado de una colaboración internacional masiva”, dice Morishita. “Realmente fue un esfuerzo de equipo entregar esta emocionante noticia al mundo tan rápido”.
Escrito por Lori Dajose
Fuente: Caltech
