Cuando un montón de fotones chocaron contra los espejos casi perfectos del Telescopio Espacial James Webb a principios de este año, habían estado viajando a través del vacío durante 13.400 millones de años. La luz fue emitida desde galaxias distantes en un momento en que el nacimiento de todo lo que conocemos y vemos todavía era, en un sentido cósmico, historia reciente. Antiguo realmente no le hace justicia.

Las primeras imágenes de campo profundo de Webb: grabaciones infrarrojas de pequeños trozos de cielo llenos de galaxias.provocó una estampida entre los astrónomos para encontrar las galaxias más antiguas a la vista. El Telescopio Espacial Hubble mantuvo el récord existente con observaciones de una galaxia que se remonta a cuando el universo tenía solo 400 millones de años. Los espejos más grandes de Webb y su capacidad para ver las partes infrarrojas del espectro fueron diseñados para funcionar mejor.

El telescopio demostró su valía el viernes cuando un equipo de científicos, conocido colectivamente como JADES, una colaboración entre los constructores de dos de los instrumentos de Webb, NIRcam y NIRspec, anunció que habían confirmado las observaciones de las galaxias más antiguas hasta la fecha.

«Por primera vez, descubrimos galaxias solo 350 millones de años después del Big Bang, y podemos estar absolutamente seguros de sus fantásticas distancias», ha dicho Brant Robertson de la Universidad de California, Santa Cruz, miembro del equipo científico de NIRCam y coautor de un artículo reciente sobre el trabajo.

Los astrónomos primero comenzaron a compilar una lista de candidatos analizando los datos del instrumento NIRcam de Webb, una cámara infrarroja de alta sensibilidad. Casi inmediatamente después de que se publicaron las primeras imágenes de Webb, las historias de galaxias extremadamente antiguas llegaron a la web.

Pero si bien las observaciones de NIRcam revelaron una rica población de objetivos dignos de una mayor investigación, la confirmación oficial requirió un análisis espectroscópico detallado.

«Es muy posible que las galaxias más cercanas se hagan pasar por galaxias muy distantes», dijo la astrónoma y coautora Emma Curtis-Lake de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido.

Gracias a NIRspec, en dos estudios recientes (aquí y aquí), los equipos pudieron realizar análisis espectroscópicos, el estándar de oro para confirmar la distancia y la edad de estas galaxias tempranas increíblemente débiles, para una variedad de candidatos. Aunque ninguno de los estudios ha sido revisado por pares, los resultados probablemente rompieron el récord del Hubble.

La franja de cielo observada es aproximadamente del tamaño del ojo de la Reina «en una moneda de una libra sostenida con el brazo extendido», dijo Renske Smit de la Universidad John Moores de Liverpool. dilo BBC. Dentro de este ojo hay casi 100.000 galaxias, cada una capturada en algún momento hace miles de millones de años.

Para medir la edad de una galaxia cerca del comienzo del universo, los científicos miden su «corrimiento al rojo». A medida que la luz viaja, la expansión del universo extiende su longitud de onda, atrayéndola hacia las partes más rojas del espectro. Parte de la luz más antigua se ha extendido fuera del espectro visible al infrarrojo, la especialidad de Webb.

Las galaxias más antiguas no solo son visibles en el infrarrojo, sino que sus espectros también se cruzan en un punto preciso debido a la dispersión intergaláctica del hidrógeno. Las galaxias infrarrojas débiles que exhiben este límite, que se mueve con un mayor corrimiento al rojo, han llenado un grupo de candidatos. Luego, el equipo pasó 28 horas observando 250 de ellos con NIRspec. Este análisis espectroscópico detallado incluyó firmas atómicas específicas e identificó el corrimiento al rojo.

Se encontró que cuatro galaxias eran excepcionalmente viejas, con corrimientos al rojo superiores a 10. Dos mostraron corrimientos al rojo a los 13 años, en un momento en que el universo tenía solo 330 millones de años. El equipo dice que estas galaxias son pequeñas, de solo cien millones de masas solares, y están formadas por estrellas jóvenes de menos de 100 millones de años. En comparación, se dice que la Vía Láctea tiene al menos 100 mil millones de estrellas y que el sol tiene alrededor de 4600 millones de años. A pesar de su pequeño tamaño, el equipo dice que estas primeras galaxias produjeron estrellas a un ritmo prodigioso, hasta 10 veces más rápido que las galaxias cercanas de tamaño similar en la actualidad.

Estas galaxias ahora parecen tener el récord de las más antiguas jamás confirmadas por espectroscopia, pero el título puede no durar mucho. Aunque aún se espera confirmación, los científicos han estimado que algunas galaxias ya capturadas por Webb son incluso más antiguas, y Webb fue diseñado para ver la luz en épocas tan tempranas como 100 millones de años después del Big Bang.

Al estudiar las primeras estrellas y galaxias, los científicos espero saber mas sobre la formación de galaxias e identificar un período en la evolución del universo conocido como reionización, cuando la fuerte luz de las primeras estrellas ionizó el gas circundante al eliminar electrones del hidrógeno y el helio. Dado que las estrellas de estas cuatro galaxias pueden haber comenzado a formarse hasta 100 millones de años antes, esta primera generación de estrellas podría remontarse a unos 230 millones de años después del Big Bang.

«Con estas medidas, podemos conocer la luminosidad intrínseca de las galaxias y determinar cuántas estrellas tienen», dijo Robertson. «Ahora podemos comenzar a distinguir realmente cómo se ensamblan las galaxias con el tiempo».

Credito de imagen: NASA, ESA, CSA y STScI