Los datos del telescopio espacial Webb solo han estado en manos de los astrónomos durante las últimas semanas, pero han estado esperando esto durante años y aparentemente tienen análisis en curso. El resultado ha sido algo así como una carrera en el tiempo, ya que los nuevos descubrimientos encuentran objetos que se formaron cada vez más cerca del Big Bang que produjo nuestro Universo. La semana pasada, una de estas búsquedas reveló una galaxia que estuvo presente menos de 400 millones de años después del Big Bang. Esta semana, un nuevo escaneo ha identificado una galaxia tal como apareció solo 233 millones de años después del nacimiento del Universo.

Este descubrimiento es un subproducto feliz del trabajo que fue diseñado para responder a una pregunta más amplia: ¿cuántas galaxias deberíamos esperar ver en diferentes momentos después del Big Bang?

En el tiempo

Como mencionamos la semana pasada, el Universo primitivo era opaco a la luz en todas las longitudes de onda que transportan más energía de la necesaria para ionizar el hidrógeno. Esta energía está en la parte ultravioleta del espectro, pero el corrimiento al rojo causado por 13 mil millones de años de un Universo en expansión ha movido este punto de corte a la parte infrarroja del espectro. Para encontrar galaxias de esta era, debemos buscar objetos que no sean visibles en longitudes de onda infrarrojas más cortas (lo que significa que la luz alguna vez estuvo por encima del umbral de hidrógeno), pero que aparecen en longitudes de onda de energía más bajas.

Cuanto más profundo es el límite entre lo invisible y lo visible en el infrarrojo, más fuerte es el corrimiento al rojo y más lejos está el objeto. Cuanto más lejos esté el objeto, más cerca en el tiempo estará del Big Bang.

Los estudios de estas galaxias pueden decirnos algo sobre sus propiedades individuales. Pero identificar una gran colección de galaxias tempranas puede ayudarnos a determinar qué tan rápido se formaron e identificar cualquier cambio en la dinámica de las galaxias que ocurrió en un momento específico en el pasado del Universo. . Este cambio en el tiempo en la frecuencia de los objetos visibles se denomina «función de luminosidad», y se ha trabajado para caracterizar la función de luminosidad de las primeras galaxias. Pero las longitudes de onda infrarrojas de las primeras galaxias son absorbidas por la atmósfera de la Tierra y, por lo tanto, deben ser fotografiadas desde el espacio. Y ese fue uno de los objetivos de diseño del telescopio Webb.

El nuevo trabajo se ha centrado en examinar la función de luminosidad de las galaxias que se formaron poco (en términos astronómicos) después del Big Bang. Pero, al generar un catálogo de galaxias tempranas, los investigadores detectan lo que parece ser la galaxia más antigua jamás fotografiada.

Definición de la función

Los investigadores utilizaron dos fuentes de datos para reconstruir las apariencias de las galaxias en diferentes momentos. Uno se produjo analizando el trabajo realizado con un telescopio infrarrojo terrestre (el Telescopio VISTA) y el Telescopio Espacial Spitzer, los cuales fotografiaron galaxias relativamente más antiguas cuando produjeron la luz que ahora llega a la Tierra, unos 600 millones de años o más después del Big Bang. Los otros datos involucrados generados por Webb, incluidos los conjuntos de datos analizados en el artículo. informamos sobre y un área fotografiada en el primera publicación de fotos públicas. En todos los casos, los investigadores buscaron lo mismo: objetos presentes en longitudes de onda infrarrojas más largas pero ausentes en longitudes de onda más cortas.

En total, el equipo identificó 55 galaxias distantes, 44 de las cuales nunca antes se habían observado. Treinta y nueve de ellos provienen de los datos de Webb, y esa cifra incluye las dos galaxias antiguas que se identificaron la semana pasada. Los números no son particularmente precisos en desplazamientos al rojo más altos, donde se basan en solo una o dos galaxias. Pero en general, la tendencia sugiere una disminución gradual de los objetos visibles hasta unos pocos cientos de millones de años desde el Big Bang, sin cambios ni rupturas abruptas.

Pero lo sorprendente es que hay datos para una galaxia con un corrimiento al rojo extremadamente grande (z=16.7, para aquellos que entienden de estas cosas). Esto lo ubica a menos de 250 millones de años después del Big Bang. Cette distance est basée en partie sur le fait que le premier filtre de longueur d’onde dans lequel l’objet apparaît montre qu’il est très faible là-bas, suggérant qu’il est faible aux longueurs d’onde que le filtre laisse gastar. Esto sugiere que el corte de luz generado por el hidrógeno está cerca del límite del rango del filtro.

Al igual que las galaxias distantes descritas la semana pasada, también parece tener mil millones de soles de materia en forma de estrellas. Los investigadores estiman que podría haber comenzado la formación estelar tan pronto como 120 millones de años después del Big Bang, y ciertamente lo hizo hace unos 220 millones de años.

Los investigadores están bastante seguros de que esta nueva galaxia representa un descubrimiento genuino: «Después de una extensa investigación, actualmente no podemos encontrar una explicación plausible para este objeto, que no sea una galaxia en un nuevo récord de corrimiento al rojo». Y al agregar una segunda confirmación independiente de descubrimientos anteriores de galaxias, aumenta en gran medida la confianza que tenemos en esos descubrimientos. Todo esto indica que el nuevo telescopio está cumpliendo su promesa, al menos en lo que respecta a las primeras galaxias.

La gran pregunta ahora es qué sucederá cuando se apunte a áreas de lentes altas, que podrían ampliar los objetos hasta un punto en el que podamos obtener imágenes de las estructuras dentro de estas galaxias tempranas. Es posible que ya lo hayamos hecho, pero habrá que esperar a que aparezcan las descripciones en el arXiv.

El arXiv. Número abstracto: 2207.12356 (Acerca de arXiv).