Un descubrimiento del telescopio espacial James Webb podría cambiar cómo la ciencia entiende la creación del universo
La información del telescopio infrarrojo de la NASA permitió que los astrónomos localizaran una población de galaxias masivas originadas alrededor de 600 millones de años después del Big Bang.
Las galaxias masivas son un cúmulo que contiene una masa (materia oscura en su mayoría) de 100 billones de estrellas aproximadamente. Ahora, en una nueva investigación, se localizaron seis galaxias masivas que fueron identificadas en el universo primitivo, las cuales están cambiando aquello que los científicos sabían previamente sobre los orígenes del universo.
“Estos objetos son mucho más masivos de lo que nadie esperaba. Esperábamos encontrar galaxias pequeñas, jóvenes y bebés en este momento, pero hemos descubierto galaxias tan maduras como la nuestra en lo que antes se entendía como el amanecer del universo”, explicó Joel Leja, profesor asistente de astronomía y astrofísica en Penn State, quien modeló la luz de estas galaxias.
Utilizando el primer conjunto de datos publicado por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, el equipo internacional de científicos descubrió objetos tan maduros como la Vía Láctea cuando el universo tenía solo el 3% de su edad actual, unos 500-700 millones de años después del Big Bang.
El telescopio está equipado con instrumentos de detección de infrarrojos capaces de identificar la luz emitida por las estrellas y galaxias más antiguas. “Esencialmente, el telescopio permite a los científicos ver hacia atrás en el tiempo aproximadamente 13.500 millones de años, cerca del comienzo del universo tal como lo conocemos”, explicó Leja.
En un artículo publicado en Nature, los investigadores mostraron evidencia de que las seis galaxias son mucho más masivas de lo que nadie esperaba y cuestionan aquello que los científicos sabían previamente sobre la formación de galaxias al comienzo del universo.
“Este es nuestro primer vistazo hasta ahora, por lo que es importante que mantengamos la mente abierta sobre lo que estamos analizando. Si bien los datos indican que probablemente sean galaxias, creo que existe una posibilidad real de que algunos de estos objetos resulten ser agujeros negros supermasivos oscurecidos. Independientemente, el tamaño de lo que descubrimos significa que la masa conocida en las estrellas en este período de nuestro universo es hasta 100 veces mayor de lo que habíamos pensado anteriormente. Incluso si cortamos la muestra a la mitad, este sigue siendo un cambio asombroso”, argumentó Leja.
Reescribir el Big Bang
Los hallazgos ponen en revisión conceptos preestablecidos. “La revelación de que la formación masiva de galaxias comenzó muy temprano en la historia del universo pone patas arriba lo que muchos de nosotros habíamos pensado. Hemos estado llamando informalmente a estos objetos rompedores de universos, y hasta ahora han estado haciendo honor a su nombre”, indicó Leja.
El científico explicó que las galaxias que descubrió el equipo son tan masivas que están en tensión con el 99% de los modelos de cosmología. Dar cuenta de una cantidad tan alta de masa requeriría alterar los modelos de cosmología o revisar la comprensión científica de la formación de galaxias en el universo primitivo: que las galaxias comenzaron como pequeñas nubes de estrellas y polvo que gradualmente crecieron con el tiempo.
“Cualquiera de los escenarios requiere un cambio fundamental en nuestra comprensión de cómo surgió el universo. Miramos el universo muy primitivo por primera vez y no teníamos idea de lo que íbamos a encontrar. Resulta que nos enfrentamos a algo tan inesperado que en realidad crea problemas para la ciencia. Pone en duda toda la imagen de la formación temprana de galaxias”, agregó la especialista.
El 12 de julio pasado, la NASA publicó las primeras imágenes a todo color y datos espectroscópicos del telescopio espacial James Webb. El telescopio infrarrojo más grande en el espacio fue diseñado para ver la génesis del cosmos, su alta resolución le permite ver objetos demasiado viejos, distantes o débiles para el Telescopio Espacial Hubble.
“Cuando obtuvimos los datos, todos comenzaron a sumergirse en su análisis y estos objetos masivos emergieron visibles muy rápido. Comenzamos a modelar y tratamos de averiguar qué eran, porque eran muy grandes y brillantes. Mi primer pensamiento fue que habíamos cometido un error y que simplemente lo encontraríamos y seguiríamos adelante sin cambios sustanciales. Pero todavía tenemos que encontrar ese error, cosa que no hemos logrado a pesar de muchos intentos”, afirmó Leja.
Leja explicó que una forma de confirmar los hallazgos del equipo y aliviar cualquier preocupación restante sería tomar una imagen de espectro de las galaxias masivas. Eso proporcionaría al equipo datos sobre las distancias reales, y también sobre los gases y otros elementos que componían las galaxias. Luego, el equipo podría usar los datos para modelar una imagen más clara de cómo se veían las galaxias y qué tan masivas eran realmente.
”Un espectro nos dirá inmediatamente si estas cosas son reales, o no. Nos mostrará qué tan grandes son, qué tan lejos están. Lo gracioso es que tenemos todas estas cosas que esperamos aprender del James Webb y esto no estaba ni cerca entre los primeros puntos de la lista. Hemos encontrado algo que nunca quisimos preguntarle al universo”, sostuvo Leja
Los otros coautores del artículo son Elijah Mathews y Bingjie Wang de Penn State, Ivo Labbe de la Universidad Tecnológica de Swinburne, Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale, Erica Nelson de la Universidad de Colorado, Rachel Bezanson de la Universidad de Pittsburgh, Katherine A. Suess de la Universidad de California y la Universidad de Stanford, Gabriel Brammer de la Universidad de Copenhague, Katherine Whitaker de la Universidad de Massachusetts y la Universidad de Copenhague, y Mauro Stefanon de la Universitat de Valencia.
