James Webb encuentra candidatos para las galaxias más distantes hasta el momento

Los astrónomos han identificado lo que pueden ser las dos galaxias más distantes jamás vistas escondidas en las primeras imágenes publicadas por el telescopio espacial de la NASA.

Los primeros trabajos científicos del telescopio espacial James Webb incluyen un programa llamado Grism Lens-Amplified Survey from Space, o GLASS, o GLASS.

A través de GLASS, los astrónomos están estudiando el cúmulo de galaxias Abell 2744, que es tan masivo que su gravedad puede distorsionar el espacio circundante y actuar como una lente gravitacional para ampliar las imágenes de galaxias más distantes.

Los astrónomos dirigidos por Rohan Naidu del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian han descubierto dos galaxias candidatas, llamadas GLASS-z11 y GLASS-z13, en el primer conjunto de datos GLASS. Los nombres de las galaxias derivan del hecho de que los astrónomos midieron su «corrimiento al rojo» en 11 y 13, respectivamente.

Redshift es una medida de cuánto se ha estirado la luz de una galaxia por la expansión del universo; Cuanto mayor es el corrimiento al rojo, más lejos (y más atrás en el tiempo) vemos la fuente. Los corrimientos al rojo de 11 y 13 significan que vemos estas dos galaxias tal como existieron hace más de 13.400 millones de años, solo 400 y 300 millones de años después del Big Bang, respectivamente.

Los resultados no son definitivos; Los desplazamientos al rojo de las galaxias se midieron solo por el color de su luz utilizando la cámara de infrarrojo cercano de Webb (NIRCam). Al confirmar sus desplazamientos al rojo, los astrónomos pueden analizar el espectro de cada galaxia, el «código de barras» que mide cuánta luz de cada longitud de onda está presente, y determinar cuánta luz emitida por átomos y moléculas específicos se ha desplazado hacia el rojo.

El espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de Webb ya está realizando estos estudios. Si este trabajo confirma los aparentes desplazamientos hacia el rojo, las dos galaxias sorprenderán a los astrónomos. El área del cielo medida hasta ahora por GLASS es de 50 minutos de arco cuadrados (la luna llena tiene 31 minutos de arco de diámetro), pero ya ha identificado dos galaxias con corrimientos al rojo de 11 o más en esta área.

Esta abundancia indicaría que las galaxias brillantes son más comunes de lo esperado en el Universo primitivo. El descubrimiento también implica, escribió el equipo de Naidu, que Webb descubrirá muchas más galaxias como esta, y quizás incluso más lejanas, en sus futuras observaciones.

_{GLASS-z13, candidata a la galaxia más distante conocida vista por el Telescopio Espacial James Webb. (Crédito de la imagen: Naidu et al. 2022. Imagen: Pascal Oesch (Universidad de Ginebra y Cosmic Dawn Center, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague). Datos sin procesar: T. Treu (UCLA) y GLASS-JWST. NASA/CSA / ESA/STScI)}

Es importante localizar estas primeras galaxias brillantes, ya que su rápida formación sugiere que podrían usarse para rastrear regiones de formación de galaxias en el Universo primitivo. Y dado que las galaxias se forman donde se concentra la mayor parte de la materia, el mapeo de estas galaxias tempranas también nos informará sobre la distribución de la materia normal y oscura solo unos cientos de millones de años después del Big Bang.

Otro hallazgo sorprendente es que GLASS-z11 muestra signos de elongación, con un disco en espiral en ciernes. La galaxia más distante actualmente confirmada, GN-z11, también parece estar usando un disco. Si bien la mayoría de las galaxias de alto corrimiento al rojo descubiertas generalmente parecen irregulares, GLASS-z11 y GN-z11 muestran que la estructura galáctica pudo evolucionar rápidamente.

GLASS-z11 y GLASS-z13 son galaxias modestas en comparación con nuestra Vía Láctea, que tiene unos 100 000 años luz de diámetro y contiene alrededor de 200 000 millones de estrellas. Sin embargo, GLASS-z11 y GLASS-z13 son grandes para su época, entre 3000 y 4500 años luz de diámetro, y contienen estrellas con una masa total del orden de mil millones de soles, muchas de las cuales son muy brillantes.

De acuerdo con nuestras teorías de formación de galaxias, tanto GLASS-z11 como GLASS-z13 habrán crecido significativamente a través de fusiones con otras galaxias y posiblemente hayan evolucionado hasta convertirse en galaxias elípticas gigantes en el tiempo transcurrido de las imágenes que vemos de ellas. Mientras tanto, la expansión cósmica ha llevado a GLASS-z11 y GLASS-z13 más lejos de nosotros, y hoy están a más de 32 mil millones de años luz de nosotros, mucho más allá del rango que cualquier telescopio puede alcanzar.

Los resultados se informan en una preimpresión publicada el martes (19 de julio) en arXiv.org; La investigación también apareció en Astrophysical Journal Letters.