NASA
Los datos del Telescopio Espacial Webb solo han llegado a manos de los astrónomos en las últimas semanas, pero han estado esperando esto durante años y aparentemente tenían análisis listos para comenzar. El resultado ha sido 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 búsquedas arrojó una galaxia que estuvo presente menos de 400 millones de años después del Big Bang. Esta semana, un nuevo análisis ha seleccionado una galaxia tal como apareció solo 233 millones de años después de que el Universo apareció.
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?
Atrás en el tiempo
Como mencionamos la semana pasada, el Universo primitivo era opaco a la luz en cualquier longitud de onda que transportase más energía de la necesaria para ionizar el hidrógeno. Esa energía está en la porción ultravioleta del espectro, pero el desplazamiento hacia el rojo causado por 13 mil millones de años de un Universo en expansión ha desplazado ese punto de corte a la porción infrarroja del espectro. Para encontrar galaxias de esta época, tenemos que 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 en el infrarrojo es el límite entre lo invisible y lo visible, más fuerte es el corrimiento al rojo y más distante está el objeto. Cuanto más distante el objeto, más cerca en el tiempo está del Big Bang.
Los estudios de estas galaxias pueden decirnos algo sobre sus propiedades individuales. Pero identificar una gran colección de galaxias tempranas 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 luminosidad», y se han realizado algunos trabajos para caracterizar la función de luminosidad de las primeras galaxias. Pero las longitudes de onda infrarrojas de las primeras galaxias son absorbidas por la atmósfera de la Tierra, por lo que deben ser fotografiadas desde el 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 galaxias tempranas, los investigadores detectan lo que parece ser la galaxia más antigua jamás fotografiada.
Definición de la función
Los investigadores utilizaron dos fuentes de datos para reconstruir las apariencias de las galaxias en diferentes momentos. Uno se produjo analizando el trabajo realizado con un telescopio infrarrojo terrestre (el telescopio VISTA de la ESA) y el telescopio espacial Spitzer, los cuales tomaron imágenes de galaxias que eran relativamente más viejas cuando produjeron la luz que ahora llega a la Tierra, alrededor de 600 millones de años o más. más después del Big Bang. Los otros datos involucrados generados por Webb, incluidos los conjuntos de datos analizados en el documento sobre el que informamos y un área fotografiada en la primera publicación de fotos públicas. En todos los casos, los investigadores buscaron lo mismo: objetos que estaban presentes en longitudes de onda infrarrojas más largas pero ausentes en las más cortas.
En general, el equipo identificó 55 galaxias distantes, 44 de las cuales nunca antes se habían observado. Treinta y nueve de estos provienen de los datos de Webb, y esa cifra incluye las dos galaxias antiguas que se identificaron la semana pasada. Los números no son especialmente precisos en desplazamientos al rojo más altos, donde se basan en solo una o dos galaxias. Pero en general, la tendencia sugiere una disminución gradual en los objetos visibles hasta unos pocos cientos de millones de años del Big Bang, sin cambios bruscos ni cortes.
Pero lo sorprendente es que hay datos para una galaxia con un corrimiento al rojo extremadamente grande (z = 16,7, para aquellos que entienden de estas cosas). Eso 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 tenue allí, lo que sugiere que es débil en las longitudes de onda que deja pasar el filtro. Eso sugiere que el corte de luz generado por el 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 podría haber comenzado la formación estelar tan pronto como 120 millones de años después del Big Bang, y ciertamente lo había hecho hace 220 millones de años.
Los investigadores están bastante seguros de que esta nueva galaxia representa un hallazgo real: «Habiendo buscado exhaustivamente, actualmente no podemos encontrar ninguna explicación plausible para este objeto, aparte de una galaxia en un nuevo registro de desplazamiento al rojo». Y al agregar una segunda confirmación independiente de los hallazgos de galaxias anteriores, aumenta en gran medida la confianza que tenemos en esos descubrimientos. Todo lo cual indica que el nuevo telescopio está cumpliendo lo prometido, al menos en términos de galaxias tempranas.
La gran pregunta ahora es qué aparecerá cuando apunte a áreas de lentes altas, que podrían ampliar los objetos hasta un punto en el que podamos obtener imágenes de las estructuras dentro de estas galaxias tempranas. Es posible que ya lo hayamos hecho, pero tendremos que esperar a que aparezcan las descripciones en arXiv.
El arXiv. Número de resumen: 2207.12356 (Sobre el arXiv).