El Hubble detalla la transformación temprana de la galaxia en su vecindario
Los investigadores demuestran que las estrellas jóvenes y densamente agrupadas de una galaxia transformaron el gas cercano de opaco a transparente tan solo 1.400 millones de años después del Big Bang.
Astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA han descubierto algo inesperado: luz ultravioleta proveniente de una galaxia que existió tan solo 1400 millones de años después del Big Bang. Esta galaxia contiene agrupaciones estelares jóvenes que producen luz ionizante capaz de transformar el gas neutro y opaco que se encuentra dentro y alrededor de la galaxia, permitiéndonos observarla con claridad. Esto sugiere que galaxias similares en el universo primitivo fueron responsables de disipar la niebla neutra de gas hidrógeno que alguna vez llenó el cosmos.
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| Esta imagen muestra la galaxia MXDFz4.4, ampliada a la derecha, en el Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF), capturada tanto por la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA como por la NIRCam (Cámara de Infrarrojo Cercano) del Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA. La singular galaxia MXDFz4.4 existió tan solo 1.400 millones de años después del Big Bang, cuando el Universo era todavía un "remolino" de gas opaco y transparente, al finalizar la Era de la Reionización. Imágenes detalladas en luz visible del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA revelaron que varias explosiones de estrellas jóvenes despejaron el espacio dentro y alrededor de la galaxia. El equipo analizó exhaustivamente las observaciones del Hubble, que produjeron imágenes de gran profundidad del campo donde se ubica esta galaxia. La asignación de colores en la imagen enfatiza las longitudes de onda específicas de la luz que observó el Hubble donde se detectaron fotones ionizantes de MXDFz4.4, que transformaron el gas a su alrededor de opaco a transparente. Los investigadores llevan mucho tiempo buscando pruebas que expliquen cómo el Universo pasó de ser nebuloso a transparente, y el Hubble ha proporcionado el primer ejemplo, tan cercano a la era de la reionización, de cómo pudo haber ocurrido eso dentro de una galaxia individual. [ Descripción de la imagen : Miles de galaxias aparecen sobre el fondo negro del espacio. Las galaxias varían en tamaño, desde grandes manchas y espirales vistas de frente hasta líneas cortas y pequeños puntos. Presentan una variedad de colores, incluyendo naranja, blanco, rosa y azul. Una estrella prominente en primer plano aparece hacia la parte inferior derecha con varios picos de difracción. Un cuadrado blanco resalta un pequeño punto de luz azul en el tercio superior, que se muestra ampliado en un recuadro encima y etiquetado como MXDFz4.4. La galaxia tiene un núcleo azul claro con algunas manchas amarillas y rojas alrededor de sus bordes.] Crédito: NASA, ESA, STScI, I. Goovaerts, M. Rafelski, A. Koekemoer (STScI). Procesamiento de imágenes: A. Pagan (STScI) |
La galaxia, catalogada como MXDFz4.4, existió al final de la era de la reionización , un período de transformación en nuestro universo. Durante los primeros mil millones de años del cosmos, aproximadamente, el gas entre estrellas y galaxias era opaco a la luz ultravioleta de alta energía. Con el paso del tiempo, el gas se volvió transparente o se ionizó. Este cambio no fue instantáneo, sino que probablemente duró cientos de millones de años. Los investigadores aún recopilan evidencia para comprender completamente cómo ocurrió, razón por la cual MXDFz4.4 sienta un precedente crucial.
Un artículo que describe este descubrimiento fue publicado el 23 de junio de 2026 en la revista Astrophysical Journal.
“Se creía imposible observar una galaxia como esta”, afirmó el autor principal, Ilias Goovaerts, investigador postdoctoral del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore. “Los investigadores esperaban que la ‘niebla’ o hidrógeno neutro que llenaba el universo primitivo fuera demasiado densa y nos impidiera observar su luz ionizante. El Hubble no solo detectó esa luz, sino que también ayudó a revelar detalles increíbles sobre las características de la galaxia”.
Gran 'escape' de luz
Las estrellas jóvenes y masivas emiten luz ultravioleta capaz de ionizar átomos de hidrógeno. A medida que esta luz viajó durante más de 12 mil millones de años hasta llegar al Hubble, el espacio se expandió y la luz se estiró o se desplazó al rojo [1] hasta convertirse en luz visible. La cobertura de longitud de onda del Hubble, junto con la sensibilidad y la resolución de su posición de observación en el espacio, lo convierten en el único telescopio capaz de captar esta luz ultravioleta del universo primitivo.
“Los astrónomos han encontrado muchas galaxias que existían en este punto de la historia del Universo, pero no hemos detectado fotones ionizantes [2] de ninguna de ellas, lo que hace que MXDFz4.4 sea única en su tipo”, dijo Marc Rafelski, coautor y subdirector de la misión Hubble en STScI.
Las imágenes de larga exposición del Hubble, obtenidas de varios estudios previos, revelaron que las estrellas jóvenes y masivas de la galaxia son la fuente de la luz ultravioleta que iluminó el espacio circundante. Estas estrellas se formaron en explosiones durante los últimos millones de años de existencia de MXDFz4.4 y se encuentran muy agrupadas.
Amplificando este efecto de hacinamiento, MXDFz4.4 es aproximadamente 100 veces más pequeño que nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero está formando estrellas 10 veces más rápido.
“Muchas estrellas jóvenes, calientes y masivas en un espacio reducido logran atravesar mejor el gas opaco”, explicó Goovaerts. Los investigadores estiman que entre el 50 y el 100 % de la luz ionizante energética de las estrellas jóvenes escapa del gas circundante.
La vida útil de las estrellas masivas también influye, ya que solo viven unos pocos millones de años. Muchas explotan como supernovas , liberando cantidades gigantescas de energía y creando agujeros colosales que permiten que escape aún más luz.
Colaboración con otros observatorios
El Hubble no podría haberlo hecho solo. Estas conclusiones están respaldadas por datos de observación obtenidos por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA en luz infrarroja cercana y por el Campo Extremadamente Profundo (MXDF) de MUSE, que da nombre a la galaxia, capturado por el Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio Europeo Austral en luz visible.
El equipo utilizó los datos del telescopio Webb para determinar la masa de la galaxia, analizar sus estrellas más antiguas y medir su historial de formación estelar. Las estrellas más antiguas de la galaxia son menos masivas y más frías, por lo que no son responsables de los cambios en el gas que las rodea.
La comparación de los datos del Hubble y el Webb también reveló que la formación estelar reciente se produjo en ráfagas. Los datos del VLT también permitieron determinar cuándo existió MXDFz4.4: 1400 millones de años después del Big Bang. Antes de este descubrimiento, los investigadores solo habían identificado una galaxia que emitía luz ionizada de una época en la que el Universo tenía 1600 millones de años. Solo se han identificado algunos ejemplos adicionales, y estos existieron cuando el Universo tenía aproximadamente 2000 millones de años. MXDFz4.4 acerca a los investigadores a obtener conclusiones definitivas sobre cómo se desarrolló la Era de la Reionización.
«Estos hallazgos sobre MXDFz4.4 fueron posibles gracias a la poderosa combinación de los telescopios Hubble, Webb y VLT», declaró el coautor Alexander Beckett, investigador postdoctoral del Laboratorio de Astrofísica de Marsella. «Incluso así, solo utilizando software de análisis de última generación, desarrollado principalmente en Marsella, pudimos medir las propiedades de esta extraordinaria galaxia».
Ampliando lo que sabemos
El estudio de la Era de la Reionización es una labor que lleva décadas realizándose. Los investigadores utilizan estadísticas sobre las poblaciones estelares en galaxias cercanas, que podemos observar con gran detalle, para formular hipótesis bien fundamentadas sobre lo que podría estar sucediendo en las galaxias del Universo primitivo, en parte porque sus poblaciones estelares están demasiado distantes para ser observadas con detalle .
En 2023, investigadores que utilizaban el telescopio Webb demostraron que las estrellas de las galaxias emitieron suficiente luz como para calentar e ionizar el gas que las rodeaba 900 millones de años después del Big Bang. Este fue un gran avance, pero los astrónomos necesitan galaxias como MXDFz4.4 para explicar completamente cómo ocurrió el proceso, ya que muestra cómo la luz de alta energía de las estrellas jóvenes logró escapar del gas y el polvo dentro de la propia galaxia.
Es posible que existan otras galaxias como MXDFz4.4 esperando ser descubiertas.
«Las observaciones de MXDFz4.4 realizadas por el Hubble nos permiten poner a prueba nuestras hipótesis mucho más cerca de la Era de la Reionización que nunca antes», dijo Rafelski. «Encontrar más galaxias, especialmente en épocas cósmicas ligeramente posteriores, donde se pueden obtener muestras más grandes, nos permitiría refinar estas mediciones y descubrir qué fue lo que aclaró nuestra visión al final de esa era».
Notas
[1] A medida que la luz viaja desde grandes distancias hasta los espejos del Hubble, se estira hacia longitudes de onda rojas cada vez más largas, o se produce un desplazamiento cosmológico al rojo, a medida que el Universo se expande. Los astrónomos pueden buscar características conocidas en el espectro de un objeto para ver si se han desplazado de su posición normal en el espectro. La diferencia entre su posición normal y su nueva posición se denomina desplazamiento cosmológico al rojo. Dado que el espacio y el tiempo están interconectados, los objetos distantes con un desplazamiento al rojo creciente se encuentran más atrás en el tiempo porque su luz tarda mucho más en llegar hasta nosotros. Además de medir la expansión del Universo, el Hubble puede emplear sus detectores para recibir luz de galaxias primigenias de hace miles de millones de años.
[2] Un fotón es una partícula elemental que representa la cantidad más pequeña (un cuanto) de luz y el portador (bosón de gauge) de la fuerza electromagnética. Los fotones tienen masa en reposo cero, no tienen carga eléctrica, siempre viajan en el vacío a la velocidad de la luz y transportan una energía igual a su frecuencia de radiación multiplicada por la constante de Planck.
Más información
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
Créditos de la imagen: NASA, ESA, STScI, I. Goovaerts, M. Rafelski, A. Koekemoer (STScI). Procesamiento de la imagen: A. Pagan (STScI).
Enlaces de interés
Contactos
Bethany Downer,
Directora de Comunicación Científica de la ESA/Hubble.
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
Sala de prensa y oficina de relaciones con los medios de comunicación de la ESA
Correo electrónico: media@esa.int
Christine Pulliam,
Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.
Correo electrónico: cpulliam@stsci.edu
Publicado en ESA/Hubble el 23 de junio del 2026, enlace publicación.
