El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha descubierto no una, sino dos de las galaxias más antiguas y distantes jamás vistas, y continúa batiendo los récords que había establecido anteriormente.
La galaxia más lejana, JADES-GS-z14-0, se ve tal como era unos 300 millones de años después de la Big Bang, existiendo al menos 100 millones de años antes que el poseedor del récord anterior. Eso significa que la luz JWST visto desde esta galaxia primordial ha viajado durante 13.500 millones de años en su camino para llegar a nosotros.
JADES-GS-z14-0 tampoco está solo. Fue descubierta junto con otra galaxia, JADES-GS-z14-1, casi igual de lejana y que ocupa el segundo lugar en el ranking de primeras galaxias jamás visto por la humanidad.
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El anuncio de los descubrimientos, realizado en octubre de 2023 y enero de 2024, son los últimos avances en la investigación en curso de amanecer cósmico que el telescopio de 10 mil millones de dólares ha facilitado como parte del Programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). JADES tiene como objetivo proporcionar información vital sobre las formas en que las estrellas, el gas y los agujeros negros evolucionaban en las galaxias primordiales cuando el universo de 13.800 millones de años era muy joven.
“Estas galaxias se unen a una población pequeña pero creciente de galaxias de los primeros 500 millones de años de historia cósmica, donde realmente podemos sondear las poblaciones estelares y los patrones distintivos de los elementos químicos dentro de ellas”, dijo Francesco D’, miembro del equipo y científico del Instituto Kavli de Cosmología. Eugenio dijo en un comunicado.
Sin embargo, JADES-GS-z14-0 no solo es notable por lo distante que está de la Tierra y lo temprano que existió en el cosmos. Con una anchura de unos 1.600 años luz, este galaxia del “amanecer cósmico” También destaca por su tamaño y luminosidad.
“El tamaño de la galaxia demuestra claramente que la mayor parte de la luz es producida por un gran número de estrellas jóvenes, en lugar de material que cae sobre una agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, lo que [make it] Parecen mucho más pequeños “, dijo el líder del equipo JADES, Daniel Eisenstein, del Centro de Astrofísica (CfA) de Harvard y Smithsonian. dijo en una declaración separada.
El brillo extremo de JADES-GS-z14-0 y el hecho de que esta luminosidad sea impulsada por estrellas jóvenes significa que esta galaxia representa la evidencia más sorprendente de la rápida formación de galaxias grandes y masivas en el universo temprano encontrada hasta ahora.
Ben Johnson, miembro del equipo JADES e investigador de la Universidad de California-Santa Cruz, añadió que JADES-GS-z14-0 muestra que la formación de galaxias en el universo temprano fue muy rápida e intensa.
“El JWST nos permitirá encontrar más galaxias de este tipo, tal vez cuando el universo era aún más joven”, dijo. “Es una oportunidad maravillosa para estudiar cómo se forman las galaxias”.
El telescopio espacial James Webb ve rojo para detectar galaxias tempranas
El JWST es experto en ver galaxias primitivas gracias a la alta sensibilidad infrarroja de sus instrumentos, en particular su generador de imágenes principal, el Cámara de infrarrojo cercano (NIRCam).
La luz sale de estas galaxias del amanecer cósmico con una amplia gama de longitudes de onda similares a la luz de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea. Es el viaje de miles de millones de años lo que transforma esta luz en luz de baja energía y longitud de onda larga en las regiones infrarrojas e infrarrojas del espectro electromagnético.
el muy El tejido del espacio se está expandiendo., y cuando la luz lo atraviesa, su longitud de onda se estira junto con ella. Esto hace que la luz se “desplace” hacia el extremo rojo del espectro electromagnético, de ahí el nombre de este fenómeno.corrimiento al rojo“.
Las galaxias que están más lejos tienen que cruzar más espacio (que se estira a medida que se expande) antes de que su luz nos llegue y, por lo tanto, esa luz experimenta más corrimiento al rojo. Por lo tanto, el desplazamiento al rojo, denominado z, se puede utilizar para medir la distancia a objetos celestes con un espectro conocido. Y como la luz tarda una cantidad finita de tiempo en viajar, esta distancia se puede utilizar para calcular cuánto tiempo hace que existieron estas galaxias tal como las vemos.
JADES-GS-z14-0 tiene un corrimiento al rojo de z = 14.32, mientras que la galaxia más distante anterior, JADES-GS-z13-0, tiene un corrimiento al rojo de z = 13.2, que lo colocó como existente 400 millones de años después del Big Bang. Claramente, esta galaxia recién descubierta ha superado por completo ese récord, con la JWST retrocediendo en el tiempo por otros 100 millones de años aproximadamente.
“JADES-GS-z14-0 se convierte ahora en el arquetipo de este fenómeno”, dijo Stefano Carniani, miembro del equipo de colaboración JADES de la Scuola Normale Superiore. “Es sorprendente que el universo pueda formar una galaxia así en sólo 300 millones de años”.
JADES-GS-z14-0 entregó algunas sorpresas
No todo lo relacionado con JADES-GS-z14-0 quedó claro de inmediato para el equipo de JADES y algunos elementos podrían confundir nuestra imagen del cosmos primitivo.
Cuando fue descubierta por primera vez, la galaxia primordial estaba tan cerca de una galaxia más cercana en primer plano que el equipo sospechó que podrían ser vecinas celestiales. Esta idea se disipó en octubre del año pasado cuando el equipo de JADES pasó cinco días realizando un análisis profundo de JADES-GS-z14-0 con NIRCam. La aplicación de filtros diseñados específicamente para identificar galaxias tempranas confirmó la distancia extrema a JADES-GS-z14-0.
“Simplemente no pudimos ver ninguna manera plausible de explicar que esta galaxia sea simplemente una vecina de la galaxia más cercana”, dijo Kevin Hainline, miembro del equipo JADES e investigador de la Universidad de Arizona.
La galaxia también sorprendió a sus descubridores porque su luz es incluso más roja de lo esperado. Esto se debe a que la luz de JADES-GS-z14-0 está siendo “enrojecida” por el polvo que contiene y que se convertirá en los componentes básicos de las estrellas que ayudarán a que esta galaxia crezca aún más.
Otra sorpresa fue el descubrimiento de oxígeno en JADES-GS-z14-0. Los elementos más pesados que el hidrógeno y el helio son forjados por las estrellas durante su vida y luego Distribuidos a través de galaxias cuando estas estrellas explotan.. La observación de oxígeno en JADES-GS-z14-0 podría indicar que al menos una generación de estrellas Ya ha vivido y muerto en esta galaxia tan temprana.
“Todas estas observaciones, en conjunto, nos dicen que JADES-GS-z14-0 no es como los tipos de galaxias que los modelos teóricos y simulaciones por computadora han predicho que existirán en el universo temprano”, dijo el investigador de JADES Jake Helton de Steward. Observatorio y la Universidad de Arizona dijeron. “Dado el brillo observado de la fuente, podemos pronosticar cómo podría crecer a lo largo del tiempo cósmico y, hasta ahora, no hemos encontrado ningún análogo adecuado de los cientos de otras galaxias que hemos observado con un alto corrimiento al rojo en nuestro estudio”.
Helton añadió que dada la región relativamente pequeña del cielo que el JWST buscó para encontrar JADES-GS-z14-0, su descubrimiento tiene profundas implicaciones para la cantidad prevista de galaxias brillantes que vemos en el universo temprano.
“Es probable que los astrónomos encuentren muchas de estas galaxias luminosas con el JWST durante la próxima década, posiblemente incluso en épocas anteriores”, concluyó. “¡Estamos encantados de ver la extraordinaria diversidad de galaxias que existían en el amanecer cósmico!”