Esta imagen del instrumento NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) de Webb muestra una porción del campo de galaxias GOODS-Norte en el que se encuentra la galaxia GN-z11.

Webb desvela los secretos de GN-z11, una galaxia muy lejana

Un grupo de astrónomos ha descubierto, con la ayuda del telescopio James Webb de la NASA/ESA, por qué brilla tanto GN-z11, una de las galaxias más jóvenes y distantes jamás observadas.

El equipo ha encontrado la primera evidencia clara de que esta galaxia alberga en su núcleo un agujero negro supermasivo que acumula materia rápidamente. Este hallazgo convierte a este agujero negro en el más distante y activo observado hasta la fecha.

Un agujero negro supermasivo en GN-z11

«Encontramos un gas extremadamente denso que es común en las cercanías de agujeros negros supermasivos«, explicó el investigador principal Roberto Maiolino del Laboratorio Cavendish y el Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido.

Esta imagen del instrumento NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) de Webb muestra una porción del campo de galaxias GOODS-Norte. En la esquina inferior derecha, un pequeño recuadro indica la posición de la galaxia GN-z11. La imagen revela un componente extendido que rodea a GN-z11, y una fuente central y compacta cuyos colores son consistentes con los de un disco de acreción de un agujero negro.
Esta imagen del instrumento NIRCam (Cámara de Infrarrojos Cercanos) de Webb muestra una porción del campo de galaxias GOODS-Norte. En la esquina inferior derecha, un pequeño recuadro indica la posición de la galaxia GN-z11. La imagen revela un componente extendido que rodea a GN-z11, y una fuente central y compacta cuyos colores son consistentes con los de un disco de acreción de un agujero negro.

«Estas fueron las primeras señales claras de que GN-z11 alberga un agujero negro en su interior que está devorando materia».

Utilizando Webb, el equipo también encontró indicios de elementos químicos ionizados, típicamente observados cerca de agujeros negros supermasivos, que acumulan materia.

Además, descubrieron que la galaxia está expulsando un viento muy potente. Estos vientos de alta velocidad suelen ser impulsados por procesos asociados con agujeros negros supermasivos que acumulan materia de manera vigorosa.

«La cámara de infrarrojos cercanos (NIRCam) de Webb ha revelado un componente extendido alrededor de GN-z11, y una fuente central y compacta cuyos colores son consistentes con los de un disco de acreción de un agujero negro«, dijo la investigadora Hannah Übler, también del Laboratorio Cavendish y el Instituto Kavli.

En conjunto, esta evidencia muestra que GN-z11 alberga en su interior un agujero negro supermasivo. Su masa es dos millones de veces la del Sol, y se encuentra en una fase muy activa de consumo de materia. Esto explica su gran luminosidad.

Helio en el halo de GN-z11

Un segundo equipo, también liderado por Maiolino, utilizó el espectrógrafo de infrarrojos cercanos (NIRSpec) de Webb. Con él encontraron un cúmulo gaseoso de helio en el halo que rodea a GN-z11

Esta gráfica muestra evidencia de un cúmulo gaseoso de helio en el halo que rodea la galaxia GN-z11. En la parte superior derecha, un pequeño recuadro identifica a GN-z11 en el campo GOODS-norte de galaxias. Más a la izquierda, un recuadro muestra una imagen ampliada de GN-z11 y a su izquierda se muestra un mapa del helio presente en el halo de GN-z11. En la mitad inferior de la gráfica, un espectro muestra la distintiva 'huella dactilar' del helio del halo de GN-z11.
Esta gráfica muestra evidencia de un cúmulo gaseoso de helio en el halo que rodea la galaxia GN-z11. En la parte superior derecha, un pequeño recuadro identifica a GN-z11 en el campo GOODS-norte de galaxias. Más a la izquierda, un recuadro muestra una imagen ampliada de GN-z11 y a su izquierda se muestra un mapa del helio presente en el halo de GN-z11. En la mitad inferior de la gráfica, un espectro muestra la distintiva ‘huella dactilar’ del helio del halo de GN-z11.

«El hecho de que no veamos nada más allá del helio sugiere que este cúmulo debe ser bastante prístino», dijo Maiolino.

«Esto es algo que se esperaba. Según la teoría y simulaciones, en las cercanías de galaxias particularmente masivas de estas épocas, debería haber bolsas de gas prístino sobreviviendo en el halo. Estas acumulaciones de gas pueden colapsar y formar cúmulos de estrellas de Población III«.

Encontrar estrellas de Población III, hasta ahora invisibles, es uno de los objetivos más importantes de la astrofísica moderna. Estas son la primera generación de estrellas formadas, casi en su totalidad, por hidrógeno y helio.

Se espera que estas estrellas sean muy masivas, muy luminosas y muy calientes. Su firma sería la presencia de helio ionizado y la ausencia de elementos químicos más pesados que el helio.

La formación de las primeras estrellas y galaxias marca un cambio fundamental en la historia cósmica. En esta época, el Universo evolucionó desde un estado oscuro y relativamente simple, hasta el entorno altamente estructurado y complejo que vemos hoy.

Fuente: Webb unlocks secrets of one of the most distant galaxies ever seen

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