13 Ene Las galaxias del universo temprano maduraron antes de lo previsto
Un grupo de astrónomos ha obtenido las imágenes más detalladas hasta la fecha de un grupo de galaxias del universo temprano, observadas en el apogeo de su juventud, mostrando que evolucionaron química y estructuralmente mucho más rápido de lo previsto.
Las observaciones se centraron en 18 galaxias situadas a 12.500 millones de años luz, lo que permite estudiar directamente cómo eran las galaxias del universo temprano cuando el cosmos tenía menos de mil millones de años.
Galaxias maduras en un universo joven
Estas galaxias fueron observadas, a lo largo de los últimos ocho años, en un amplio rango de longitudes de onda mediante un trío de telescopios: el Telescopio Espacial Hubble, el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en Chile.
Además, se utilizaron datos de otros telescopios terrestres para realizar mediciones clave, como la masa total de estrellas en estas galaxias del universo temprano.
«Con esta muestra estamos en una posición única para estudiar la evolución de las galaxias durante una época clave del universo que hasta ahora ha sido difícil de observar», afirma Andreas Faisst, científico del IPAC, en Caltech. «Gracias a estos telescopios excepcionales, hemos resuelto espacialmente estas galaxias del universo temprano y podemos observar las etapas de formación estelar tal como estaban ocurriendo, así como sus propiedades químicas, cuando nuestro universo tenía menos de mil millones de años».
El sondeo ALPINE-CRISTAL-JWST
Faisst lideró las observaciones realizadas en el marco del sondeo ALPINE-CRISTAL-JWST. Uno de los hallazgos más relevantes de este estudio es que estas galaxias están madurando más rápido de lo que se pensaba.
En particular, las galaxias del universo temprano muestran un grado de enriquecimiento químico mayor del esperado, lo que implica que produjeron elementos pesados —como carbono y oxígeno— de forma muy eficiente en una fase extremadamente temprana del cosmos.
A medida que las galaxias evolucionan, regiones de gas en su interior se condensan y dan lugar a nuevas estrellas. Estas estrellas generan elementos pesados que se incorporan al medio interestelar, actuando como bloques de construcción para generaciones posteriores.
En este sentido, el estudio de las galaxias del universo temprano resulta clave para comprender el origen de los metales necesarios para la formación de sistemas planetarios y, en última instancia, de la vida.
«¿Cómo se forman los metales en menos de mil millones de años? Fue una sorpresa ver galaxias tan maduras químicamente», señala Faisst. «Es como ver a niños de dos años comportarse como adolescentes».
Química y estructuralmente evolucionadas
Los datos del sondeo también revelan que los agujeros negros supermasivos situados en el centro de casi la mitad de estas galaxias del universo temprano están acreciendo materia de forma activa, lo que indica un crecimiento muy rápido durante las primeras etapas de la historia cósmica.
Resultados previos del sondeo original ya habían mostrado que muchas de estas galaxias presentan discos en rotación, una señal de que sus estructuras físicas, similares a las de la Vía Láctea, se desarrollaron antes de lo previsto.
El nuevo estudio confirma que algunas galaxias del universo temprano estaban evolucionadas tanto desde el punto de vista estructural como químico. Además, el gas que rodea a estas galaxias, conocido como medio circumgaláctico, también presenta un notable enriquecimiento químico.
«Las galaxias muestran gradientes muy planos en la abundancia de metales, que se extienden hasta más de 30.000 años luz», explica Wuji Wang, coautor del estudio.
El futuro de la investigación
El sondeo ALPINE-CRISTAL-JWST es el primero en resolver espacialmente galaxias del universo temprano situadas a 12.500 millones de años luz y en observarlas de forma simultánea en múltiples longitudes de onda.
Esta combinación permite identificar regiones de gas, polvo y metales, y comprender con mayor precisión cómo se formaban las estrellas y cómo estas galaxias evolucionaron hasta parecerse a sistemas como nuestra Vía Láctea.
En el futuro, el equipo continuará investigando el crecimiento y el enriquecimiento químico de las galaxias del universo temprano mediante simulaciones cosmológicas avanzadas.
«La combinación de observaciones y simulaciones proporciona una herramienta fundamental para entender la formación de las primeras estrellas y planetas y el origen de nuestra propia galaxia», concluye Faisst.
Fuente: Young Galaxies Grow Up Fast
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