Descubierta la primera galaxia en formación activa tan ligera como la joven Vía Láctea
Por primera vez, el telescopio espacial James Webb de la NASA ha detectado y “pesado” una galaxia que no solo existió alrededor de 600 millones de años después del Big Bang, sino que también es similar a la masa que podría haber tenido nuestra galaxia, la Vía Láctea, en la misma etapa de desarrollo. Otras galaxias que Webb ha detectado en este período de tiempo son significativamente más masivas. Esta galaxia, apodada Firefly Sparkle, brilla con cúmulos de estrellas (10 en total), cada uno de los cuales los investigadores examinaron en gran detalle.
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| Miles de galaxias brillantes están unidas entre sí por su propia gravedad y forman un cúmulo masivo clasificado formalmente como MACS J1423. El óvalo blanco brillante más grande es una galaxia elíptica supergigante y el miembro dominante de este cúmulo de galaxias. El cúmulo de galaxias actúa como una lente, magnificando y distorsionando la luz de los objetos que se encuentran detrás de él, un efecto conocido como lente gravitacional que tiene grandes beneficios para la investigación. Los astrónomos pueden estudiar las galaxias con efecto lente en detalle, como la galaxia Firefly Sparkle . Esta imagen de 2023 es de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb . Los investigadores utilizaron Webb para estudiar el mismo campo que el telescopio espacial Hubble fotografió en 2010. Debido a su especialización en imágenes de infrarrojo cercano de alta resolución, Webb pudo mostrarles a los investigadores muchas más galaxias con mucho más detalle. La observación de Webb es parte de su programa CANUCS (Canadiense NIRISS Unbiased Cluster Survey) , una continuación del programa CLASH (Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble) , que utilizó la Wide Field Camera 3 (WFC3) del Hubble . Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Chris Willott (NRC-Canadá), Lamiya Mowla (Wellesley College), Kartheik Iyer (Columbia) |
“No pensé que sería posible dividir una galaxia que existió tan temprano en el universo en tantos componentes distintos, y mucho menos descubrir que su masa es similar a la de nuestra galaxia cuando estaba en proceso de formación”, dijo Lamiya Mowla, coautora principal del artículo y profesora adjunta en el Wellesley College en Massachusetts. “Hay tantas cosas sucediendo dentro de esta diminuta galaxia, incluidas tantas fases diferentes de formación estelar”.
Webb pudo obtener imágenes de la galaxia con gran detalle por dos razones. Una es un beneficio del cosmos: un cúmulo masivo de galaxias en primer plano mejoró radicalmente la apariencia de la galaxia distante a través de un efecto natural conocido como lente gravitacional . Y cuando se combinó con la especialización del telescopio en luz infrarroja de alta resolución, Webb proporcionó nuevos datos sin precedentes sobre el contenido de la galaxia.
“Sin el beneficio de esta lente gravitacional, no seríamos capaces de distinguir esta galaxia”, dijo Kartheik Iyer, coautor principal y miembro del programa Hubble de la NASA en la Universidad de Columbia en Nueva York. “Sabíamos que lo esperábamos basándonos en la física actual, pero es sorprendente que realmente lo hayamos visto”.
Mowla, que vio la galaxia en la imagen de Webb, se sintió atraído por sus brillantes cúmulos estelares, porque los objetos que brillan suelen indicar que son extremadamente grumosos y complejos. Como la galaxia parece un "destello" o un enjambre de luciérnagas en una cálida noche de verano, la llamaron galaxia de la chispa de la luciérnaga.
Reconstruyendo la apariencia de la galaxia
El equipo de investigación modeló el aspecto que podría haber tenido la galaxia si no estuviera estirada y descubrió que se parecía a una gota de lluvia alargada. Suspendidos en su interior hay dos cúmulos estelares hacia la parte superior y ocho hacia la parte inferior. “Nuestra reconstrucción muestra que los cúmulos de estrellas en formación activa están rodeados por la luz difusa de otras estrellas no resueltas”, dijo Iyer. “Esta galaxia está literalmente en proceso de ensamblaje”.
Los datos de Webb muestran que la galaxia Firefly Sparkle es más bien pequeña, por lo que entra en la categoría de galaxias de baja masa. Pasarán miles de millones de años antes de que alcance su tamaño completo y una forma distintiva. “La mayoría de las otras galaxias que Webb nos ha mostrado no están ampliadas ni estiradas, y no podemos ver sus 'bloques de construcción' por separado. Con Firefly Sparkle, estamos presenciando una galaxia que se ensambla ladrillo a ladrillo”, dijo Mowla.
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| Este trío de galaxias se encuentra en el cúmulo de galaxias MACS J1423, que fue observado por el telescopio espacial Hubble en su programa Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH) . El Hubble fue el primero en obtener imágenes de esta galaxia, ahora conocida como Firefly Sparkle. Webb pudo distinguir siete cúmulos estelares adicionales, la luz emitida por estrellas fuera de los cúmulos, e identificar dos galaxias compañeras, lo que mejoró la investigación del equipo. Créditos: Imagen: NASA, ESA, CSA, STScI, Chris Willott (NRC-Canadá), Lamiya Mowla (Wellesley College), Kartheik Iyer (Columbia) |
Extendido y brillante, listo para un análisis minucioso
Como la galaxia está deformada en un arco largo, los investigadores identificaron fácilmente 10 cúmulos estelares distintos, que emiten la mayor parte de la luz de la galaxia. Están representados aquí en tonos de rosa, violeta y azul. Esos colores en las imágenes del Webb y sus espectros complementarios confirmaron que la formación de estrellas no ocurrió de una sola vez en esta galaxia, sino que fue escalonada en el tiempo.
“Esta galaxia tiene una población diversa de cúmulos estelares, y es notable que podamos verlos por separado a una edad tan temprana del universo”, dijo Chris Willott del Centro de Investigación Astronómica y Astrofísica Herzberg del Consejo Nacional de Investigación de Canadá, coautor e investigador principal del programa de observación. “Cada cúmulo de estrellas está atravesando una fase diferente de formación o evolución”.
La forma proyectada de la galaxia muestra que sus estrellas no se han asentado en un bulbo central o un disco delgado y aplanado, otra evidencia de que la galaxia todavía se está formando.
Compañeros 'brillantes'
Los investigadores no pueden predecir cómo se formará esta galaxia desorganizada durante miles de millones de años, pero hay dos galaxias que el equipo confirmó que están "colocadas" dentro de un perímetro estrecho y pueden influir en cómo acumula masa durante miles de millones de años.
Firefly Sparkle se encuentra a tan solo 6.500 años luz de su primera compañera, y su segunda compañera está separada por 42.000 años luz. Para ponerlo en contexto, la Vía Láctea completamente formada tiene unos 100.000 años luz de diámetro, por lo que las tres estrellas cabrían en su interior. Sus compañeras no solo están muy cerca, sino que los investigadores también creen que orbitan una alrededor de la otra.
Cada vez que una galaxia pasa por delante de otra, el gas se condensa y se enfría, lo que permite que se formen nuevas estrellas en grupos, aumentando así la masa de las galaxias. “Hace tiempo que se predice que las galaxias del universo primitivo se forman a través de interacciones y fusiones sucesivas con otras galaxias más pequeñas”, afirma Yoshihisa Asada, coautor y estudiante de doctorado de la Universidad de Kioto (Japón). “Podríamos estar presenciando este proceso en acción”.
La investigación del equipo se basó en datos del sondeo canadiense NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS) del Webb , que incluye imágenes de infrarrojo cercano de NIRCam (Near-Infrared Camera) y espectros del conjunto de microobturadores a bordo del NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Los datos de CANUCS cubrieron intencionalmente un campo que el telescopio espacial Hubble de la NASA fotografió como parte de su programa Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH) .
Este trabajo ha sido publicado el 11 de diciembre de 2024 en la revista Nature.
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Webb resuelve misterios en nuestro sistema solar, observa más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
Contacto con los medios
Claire Blome
Instituto Científico del Telescopio Espacial , Baltimore, Maryland
Christine Pulliam
Instituto Científico del Telescopio Espacial , Baltimore, Maryland
Enlaces y documentos relacionados
- El artículo científico de L. Mowla et al.
- Cómo Webb puede estudiar el universo primitivo
- Astronomía infrarroja
- Espectroscopia 101: tipos de espectros y espectroscopia
