Cómo son los grupos de estrellas más antiguos del universo, según el telescopio Webb

Hace pocos meses, el poderoso y flamante telescopio espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés), maravilló al mundo con sus primeras imágenes. Pero los astrónomos no se quedaron solamente observándolas, sino que comenzaron, a partir de ese momento, un amplio estudio sobre lo que estaban viendo.

Así, un análisis inicial de la primera imagen de campo profundo tomada hace algunos meses por JWST ha revelado los cúmulos globulares más distantes y antiguos jamás descubiertos en el espacio. Estos densos grupos de millones de estrellas pueden ser reliquias que contienen las primeras y más antiguas estrellas del universo, según publican investigadores del equipo de CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) en The Astrophysical Journal Letters.

La tarea fue realizada por un equipo de astrónomos canadienses, incluidos expertos del Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Toronto, que utilizó el Telescopio James Webb para identificar los cúmulos globulares más distantes jamás descubiertos: grupos densos de millones de estrellas que pueden ser reliquias que contienen las primeras y más antiguas estrellas del universo.

“JWST se creó para encontrar las primeras estrellas y galaxias y para ayudarnos a comprender los orígenes de la complejidad del universo, como los elementos químicos y los componentes básicos de la vida”, explicó Lamiya Mowla, becaria en el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto y coautora principal del estudio. “Este descubrimiento en el Primer Campo Profundo de Webb ya proporciona una visión detallada de la fase más temprana de la formación de estrellas, lo que confirma el increíble poder de JWST”, agregó.

En la imagen finamente detallada del primer campo profundo de Webb, los investigadores se concentraron en lo que llamaron “la galaxia Sparkler (bengala)”, que está a 9 mil millones de años luz de distancia; y obtuvo su nombre por los objetos compactos que aparecen como pequeños puntos amarillos y rojos que la rodean, a los que los investigadores se refieren como “destellos”. El equipo postuló que éstos podrían ser cúmulos jóvenes que forman activamente estrellas, nacidos tres mil millones de años después del Big Bang en el pico de la formación estelar, o cúmulos globulares viejos. Siendo que éstos últimos son colecciones antiguas de estrellas de la infancia de una galaxia y contienen pistas sobre sus primeras fases de formación y crecimiento.

A partir del análisis inicial de 12 de estos objetos compactos, los investigadores determinaron que cinco de ellos no son solo cúmulos globulares, sino que se encuentran entre los más antiguos conocidos.

“Observar las primeras imágenes del JWST y descubrir viejos cúmulos globulares alrededor de galaxias distantes fue un momento increíble, algo que no fue posible con las imágenes anteriores del Telescopio Espacial Hubble”, indicó Kartheik G. Iyer, becario en el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto y coautor principal del estudio. “Dado que pudimos observar los destellos en un rango de longitudes de onda, pudimos modelarlos y comprender mejor sus propiedades físicas, como la edad que tienen y cuántas estrellas contienen. Esperamos que el conocimiento de que los cúmulos globulares se pueden observar desde tan grandes distancias con JWST impulsen más la ciencia y la búsqueda de objetos similares”.

La galaxia de la Vía Láctea tiene alrededor de 150 cúmulos globulares, y no se sabe bien cómo y cuándo se formaron exactamente. Los astrónomos saben que los cúmulos globulares pueden ser extremadamente antiguos, pero es increíblemente difícil medir sus edades. El uso de cúmulos globulares muy distantes para establecer la edad de las primeras estrellas en galaxias distantes no se ha hecho antes, y solo es posible con JWST.

“Estos cúmulos recién identificados se formaron cerca de la primera vez que fue posible formar estrellas. Debido a que la galaxia Sparkler está mucho más lejos que nuestra propia Vía Láctea, es más fácil determinar las edades de sus cúmulos globulares. Estamos observando Sparkler como era hace nueve mil millones de años, cuando el universo tenía solo 4.500 millones de años, mirando algo que sucedió hace mucho tiempo. Piense en ello como adivinar la edad de una persona en función de su apariencia: es fácil notar la diferencia entre un niño de 5 y 10 años, pero difícil de decir la diferencia entre una persona de 50 y 55 años”, precisó Mowla.

Hasta ahora, los astrónomos no podían ver los objetos compactos circundantes de la galaxia Sparkler con el Telescopio Espacial Hubble (HST). Esto cambió con la mayor resolución y sensibilidad de JWST, revelando los pequeños puntos que rodean la galaxia por primera vez, en la primera imagen de campo profundo de Webb. La galaxia Sparkler es especial porque se magnifica por un factor de 100 debido a un efecto llamado lente gravitacional, donde el cúmulo de galaxias SMACS 0723, en primer plano, distorsiona lo que hay detrás, como una lupa gigante.

Además, las lentes gravitacionales producen tres imágenes separadas de Sparkler, lo que permite a los astrónomos estudiar la galaxia con mayor detalle. “Nuestro estudio destaca el tremendo poder de combinar las capacidades únicas de JWST con el aumento natural que ofrece la lente gravitacional”, dice el líder del equipo de CANUCS, Chris Willott, del Centro de Investigación de Astronomía y Astrofísica Herzberg del Consejo Nacional de Investigación. “El equipo está entusiasmado con más descubrimientos por venir cuando JWST ponga su mirada en los cúmulos de galaxias CANUCS el próximo mes”, concluyó esperanzado.

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