El telescopio James Webb revela el origen del universo primitivo en un cúmulo de galaxias
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El enjambre de galaxias descubierto surgió apenas 650 millones de años después del Big Bang
25 abr 2023 . Actualizado a las 17:06 h.Estaban ahí cuando el universo prácticamente aún era un bebé. Son un cúmulo de siete galaxias que surgieron 650 millones de años después del Big Bang, en un cosmos primitivo, y su existencia y origen acaba de ser desvelada por el telescopio espacial James Webb, el más potente de la historia. Su antecesor, el Hubble, no había sido capaz de detectarlas.
Las siete galaxias ahora descubiertas se encuentran a una distancia que los astrónomos denominan «redshift 7.9» o «desplazamiento al rojo», a apenas 650 millones de años después del Big Bang. Cada uno de estos gigantes fue una vez un bebé, aunque es posible que nunca se hayan visto en su etapa de desarrollo. Estaban fuera de nuestro alcance, algo que ahora está acercándonos el telescopio James Webb: la formación y el ensamblaje de las galaxias.
Ahora, por primera vez, se ha confirmado un protocúmulo de siete galaxias. Con base en los datos recopilados, los astrónomos calcularon el desarrollo futuro del cúmulo naciente y descubrieron que probablemente crecerá en tamaño y masa para parecerse al Coma Cluster, un monstruo del universo moderno.
«Este es un sitio muy especial y único de evolución galáctica acelerada, y Webb nos dio la capacidad sin precedentes de medir las velocidades de estas siete galaxias y confirmar con confianza que están unidas en un protocúmulo», dijo Takahiro Morishita del Instituto IPAC-California. of Technology, el autor principal del estudio publicado en Astrophysical Journal Letters.
Las mediciones precisas capturadas por el espectrógrafo de infrarrojo cercano de Webb ( NIRSpec ) fueron clave para confirmar la distancia colectiva de las galaxias y las altas velocidades a las que se mueven dentro de un halo de materia oscura. Lo hacen a unos mil kilómetros por segundo.
Los datos espectrales permitieron a los astrónomos modelar y mapear el desarrollo futuro del cúmulo hasta nuestro tiempo en el universo moderno. La predicción de que el protocúmulo eventualmente se parecerá al Coma Cluster significa que posiblemente se situará entre las colecciones de galaxias más densas conocidas, con miles de miembros.
«Podemos ver estas galaxias distantes como pequeñas gotas de agua en diferentes ríos, y podemos ver que eventualmente se convertirán en parte de un gran río poderoso», dijo Benedetta Vulcani del Instituto Nacional de Astrofísica en Italia, otro miembro de el equipo de investigación
Los cúmulos de galaxias son las mayores concentraciones de masa en el universo conocido, lo que puede deformar drásticamente el tejido del espacio-tiempo. Esta deformación, llamada lente gravitacional, puede tener un efecto de aumento para los objetos más allá del cúmulo, lo que permite a los astrónomos mirar a través del cúmulo como una lupa gigante. El equipo de investigación pudo utilizar este efecto, mirando a través del cúmulo de Pandora para ver el protocúmulo; incluso los poderosos instrumentos de Webb necesitan la ayuda de la naturaleza para ver hasta ahora.
Ha sido difícil explorar cómo se unieron por primera vez cúmulos grandes como Pandora y Coma, debido a la expansión del universo que estira la luz más allá de las longitudes de onda visibles hacia el infrarrojo, donde los astrónomos carecían de datos de alta resolución antes que Webb. Los instrumentos infrarrojos de Webb se desarrollaron específicamente para llenar estos vacíos al comienzo de la historia del universo.
Las siete galaxias confirmadas por Webb se establecieron por primera vez como candidatas para la observación utilizando datos del programa Frontier Fields del telescopio espacial Hubble. El programa dedicó tiempo del Hubble a las observaciones utilizando lentes gravitacionales, para observar galaxias muy distantes en detalle. Sin embargo, debido a que el Hubble no puede detectar luz más allá del infrarrojo cercano, solo puede ver una cantidad limitada de detalles. Webb retomó la investigación, centrándose en las galaxias exploradas por el Hubble y reuniendo datos espectroscópicos detallados además de imágenes.
«Es asombrosa la ciencia que podemos soñar con hacer ahora que tenemos a Webb», dijo Tommaso Treu de la Universidad de California en Los Ángeles, miembro del equipo de investigación del protocúmulo. «Con este pequeño protocúmulo de siete galaxias, a esta gran distancia, tuvimos una tasa de confirmación espectroscópica del cien por cien, lo que demuestra el potencial futuro para mapear la materia oscura y completar la línea de tiempo del desarrollo del universo temprano».
El equipo de investigación anticipa que la futura colaboración entre Webb y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA , una misión de estudio de campo amplio y alta resolución, arrojará aún más resultados sobre los primeros cúmulos de galaxias. Con 200 veces el campo de visión infrarrojo del Hubble en un solo disparo, el futuro telescopio podrá identificar más candidatos a galaxias de protocúmulos. El lanzamiento de la nueva misión está programado para mayo del 2027.
El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. Su objetivo es resolver misterios en nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorar las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
