Nuestra comprensión de la formación de galaxias y la naturaleza de la materia oscura podría transformarse por completo tras nuevas observaciones de una población estelar mayor que el planeta. vía Láctea que data de hace más de 11 mil millones de años, no debería existir.
Un artículo publicado en Naturaleza detalla los resultados obtenidos utilizando nuevos datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Los resultados revelan que una galaxia masiva en el universo primitivo (observada hace 11.500 millones de años (un corrimiento al rojo cósmico de 3,2)) tiene una población de estrellas extremadamente antigua formada mucho antes: 1.500 millones de años antes (un corrimiento al rojo de aproximadamente 11). La observación altera los modelos actuales, porque no hay suficiente materia oscura acumulada en concentraciones suficientes para iniciar su formación.
El distinguido profesor Karl Glazebrook de la Universidad Tecnológica de Swinburne dirigió el estudio y el equipo internacional que utilizó el JWST para observaciones espectroscópicas de esta inmensa galaxia en reposo.
“Llevamos siete años siguiendo esta galaxia y hemos pasado horas observándola con los dos telescopios más grandes del planeta para determinar su edad. Pero era demasiado rojo y demasiado tenue y no pudimos medirlo. Al final, tuvimos que abandonar la Tierra y utilizar JWST para confirmar su naturaleza. »
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA es el sucesor del Telescopio Espacial Hubble, el observatorio científico infrarrojo más poderoso jamás enviado al espacio. Desde su órbita a casi un millón de kilómetros de la Tierra, Webb estudia algunos de los objetos más distantes del universo. Crédito: NASA
La formación de galaxias es un paradigma fundamental que subyace a la astrofísica moderna y predice una fuerte disminución en el número de galaxias masivas al comienzo del tiempo cósmico. Actualmente se han observado galaxias inactivas extremadamente masivas entre uno y dos mil millones de años después de su aparición. Big Bang lo que pone en duda modelos teóricos anteriores.
El distinguido profesor Glazebrook ha trabajado con investigadores destacados de todo el mundo, incluidos el Dr. Themiya Nanayakkara, el Dr. Lalitwadee Kawinwanichakij, el Dr. Colin Jacobs, el Dr. Harry Chittenden, el profesor asociado Glenn G Kacprzak y el profesor asociado Ivo Labbe del Centro Swinburne de Astrofísica y Supercomputación. .
“Fue en gran medida un esfuerzo de equipo, desde los estudios del cielo infrarrojo que comenzamos en 2010 y que nos llevaron a identificar esta galaxia como inusual, hasta las muchas horas que pasamos en Keck y Telescopio muy grande donde lo intentamos, pero no pudimos confirmarlo, hasta que finalmente el año pasado hicimos un gran esfuerzo para descubrir cómo procesar los datos JWST y analizar este espectro.
El Dr. Themiya Nanayakkara, que dirigió el análisis espectral de los datos del JWST, dice: “Ahora vamos más allá de lo posible para confirmar los monstruos silenciosos, masivos y más antiguos que existen en las profundidades del Universo. »
“Esto amplía los límites de nuestra comprensión actual de cómo se forman y evolucionan las galaxias. La pregunta clave ahora es cómo se forman tan rápidamente y en una etapa muy temprana del Universo y qué mecanismos misteriosos conducen a impedir que formen estrellas abruptamente mientras lo hace el resto del Universo.
Profesora asociada Claudia Lagos del nodo del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía de la Universidad de Australia Occidental (ICRAR) jugó un papel crucial en el desarrollo de modelos teóricos de la evolución de las concentraciones de materia oscura para el estudio.
«La formación de galaxias depende en gran medida de cómo se concentra la materia oscura», dice. “La presencia de estas galaxias extremadamente masivas en una fase tan temprana del Universo plantea importantes desafíos a nuestro modelo estándar de cosmología. De hecho, no creemos que estructuras de materia oscura tan masivas como estas albergan estas galaxias masivas hayan tenido tiempo de formarse. Se necesitan más observaciones para comprender cuán comunes pueden ser estas galaxias y ayudarnos a comprender cuán masivas son realmente.
El profesor Glazebrook espera que esto pueda ser una nueva oportunidad para nuestra comprensión de la física de la materia oscura.
“JWST ha descubierto cada vez más pruebas de la formación temprana de galaxias masivas. Este resultado establece un nuevo récord para este fenómeno. Aunque es muy llamativo, es sólo un objeto. Pero esperamos descubrir más y, si lo hacemos, realmente cambiará nuestras ideas sobre la formación de galaxias.
Referencia: “Una galaxia masiva que formó sus estrellas en z ~ 11” por Karl Glazebrook, Themiya Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadee Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn G. Kacprzak, Ivo Labbe, Danilo Marchesini , Z. Cemile Marsan, Pascal A. Oesch, Casey Papovich, Rhea-Silvia Remus, Kim-Vy H. Tran, James Esdaile y Angel Chandro-Gomez, 14 de febrero de 2024, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07191-9
