Webb revela una química inesperada en una galaxia primordial

Astrónomos de la Universidad de Arizona han aprendido más sobre una galaxia sorprendentemente madura que existió cuando el universo tenía poco menos de 300 millones de años, el 2% de su edad actual.

Observada por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, la galaxia, designada JADES-GS-z14-0, es inesperadamente brillante y químicamente compleja para un objeto de esta era primordial, dijeron los investigadores. Esto proporciona una visión poco común del capítulo más temprano del universo.

Los hallazgos, publicados en la revista Nature Astronomy, se basan en el descubrimiento anterior de los investigadores, informado en 2024, de JADES-GS-z14-0 como la galaxia más distante jamás observada. Si bien el descubrimiento inicial estableció la distancia récord de la galaxia y el brillo inesperado, esta nueva investigación profundiza en su composición química y estado evolutivo.

El trabajo se realizó como parte del Estudio Extragaláctico Profundo Avanzado JWST, o JADES, un importante programa del Telescopio Espacial James Webb diseñado para estudiar galaxias distantes.

"No se trata simplemente de un tropiezo con algo inesperado", dijo en un comunicado Kevin Hainline, coautor del nuevo estudio y profesor asociado de investigación en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. El estudio fue diseñado deliberadamente para encontrar galaxias distantes, pero ésta rompió los récords del equipo de maneras que no anticiparon: era intrínsecamente brillante y tenía una composición química compleja que era totalmente inesperada tan temprano en la historia del universo.

"No es sólo una pequeña joya. Es brillante y bastante extensa para la edad del universo cuando la observamos", dijo Hainline.

"El hecho de que hayamos encontrado esta galaxia en una pequeña región del cielo significa que debería haber más de estas por ahí", dijo el autor principal del estudio Jakob Helton, investigador de posgrado en el Observatorio Steward. "Si miráramos todo el cielo, lo que no podemos hacer con el JWST, eventualmente encontraríamos más de estos objetos extremos".

CANTIDADES SIGNIFICATIVAS DE OXÍGENO

El equipo de investigación utilizó varios instrumentos a bordo del JWST, incluida la cámara de infrarrojo cercano o NIRCam, cuya construcción estuvo a cargo de la profesora de astronomía Marcia Rieke. Otro instrumento del telescopio, el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), reveló cantidades significativas de oxígeno, algo que se considera extraordinario.

En astronomía, todo lo que sea más pesado que el helio se considera un "metal", dijo Helton. Estos metales requieren generaciones de estrellas para producirse. El universo primitivo contenía solo hidrógeno, helio y trazas de litio. Pero el descubrimiento de oxígeno sustancial en la galaxia JADES-GS-z14-0 sugiere que la galaxia había estado formando estrellas durante potencialmente 100 millones de años antes de que fuera observada.

Para producir oxígeno, la galaxia debe haber comenzado muy temprano, porque habría tenido que formar una generación de estrellas, dijo George Rieke, profesor de astronomía y autor principal del estudio. Esas estrellas deben haber evolucionado y explotado como supernovas para liberar oxígeno al espacio interestelar, a partir del cual se formarían y evolucionarían nuevas estrellas.

"Es un ciclo muy complicado obtener tanto oxígeno como el que tiene esta galaxia. Por eso, es realmente alucinante", dijo Rieke.

El hallazgo sugiere que la formación de estrellas comenzó incluso antes de lo que los científicos creían anteriormente, lo que retrasa la línea de tiempo de cuándo podrían haberse formado las primeras galaxias después del Big Bang.

La observación requirió aproximadamente nueve días de tiempo de telescopio, incluidas 167 horas de imágenes de NIRCam y 43 horas de imágenes de MIRI, enfocadas en una porción increíblemente pequeña del cielo.