Descubierta la segunda galaxia más distante de la Tierra
La segunda y cuarta galaxias más distantes jamás observadas han sido descubiertas en una región del espacio conocida como Cúmulo de Pandora, o Abell 2744, utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA
Siguiendo una imagen de campo profundo del área, un equipo internacional dirigido por investigadores de Penn State confirmó la distancia de estas galaxias antiguas e infirió sus propiedades utilizando nuevos datos espectroscópicos (información sobre la luz emitida a través del espectro electromagnético) del JWST.
A diferencia de otras galaxias confirmadas a esta distancia que aparecen en las imágenes como puntos rojos, las nuevas galaxias son más grandes y parecen un maní y una bola esponjosa, según los investigadores. Un artículo que describe las galaxias aparece en la revista Astrophysical Journal Letters.
"Se sabe muy poco sobre el universo temprano , y la única manera de aprender sobre esa época y probar nuestras teorías sobre la formación y el crecimiento de las galaxias tempranas es con estas galaxias muy distantes", dijo el primer autor Bingjie Wang, investigador postdoctoral en Penn State Eberly College of Science y miembro del equipo JWST UNCOVER (Ultradeep NIRSpec and NIRCam ObserVations before the Epoch of Reionization) que llevó a cabo la investigación.
"Antes de nuestro análisis, conocíamos sólo tres galaxias confirmadas a esta distancia extrema. El estudio de estas nuevas galaxias y sus propiedades ha revelado la diversidad de galaxias en el universo temprano y cuánto hay que aprender de ellas".
Debido a que la luz de estas galaxias tuvo que viajar durante tanto tiempo para llegar a la Tierra, proporciona una ventana al pasado. El equipo de investigación estima que la luz detectada por el JWST fue emitida por las dos galaxias cuando el universo tenía unos 330 millones de años y viajó unos 13,4 mil millones de años luz para llegar al JWST. Pero, dijeron los investigadores, las galaxias están actualmente más cerca de 33 mil millones de años luz de la Tierra debido a la expansión del universo durante este tiempo.
Galaxias más antiguas que la Tierra
"La luz de estas galaxias es antigua, aproximadamente tres veces más antigua que la de la Tierra", dijo Joel Leja, profesor asistente de astronomía y astrofísica en Penn State y miembro de UNCOVER. "Estas galaxias primitivas son como faros, con luz irrumpiendo a través del muy delgado gas de hidrógeno que formó el universo primitivo. Sólo por su luz podemos comenzar a comprender la física exótica que gobernaba la galaxia cerca del amanecer cósmico".
En particular, las dos galaxias son considerablemente más grandes que las tres galaxias previamente ubicadas a estas distancias extremas. Uno es al menos seis veces más grande, con unos 2.000 años luz de diámetro. A modo de comparación, la Vía Láctea tiene aproximadamente 100.000 años luz de diámetro, pero, dijo Wang, se cree que el universo primitivo estuvo muy comprimido, por lo que es sorprendente que la galaxia sea tan grande como es.
"Las galaxias previamente descubiertas a estas distancias son fuentes puntuales; aparecen como un punto en nuestras imágenes", dijo Wang.
Las dos galaxias se encontraban entre las 60.000 fuentes de luz del cúmulo de Pandora detectadas en una de las primeras imágenes de campo profundo del JWST tomadas durante 2022, su primer año de operaciones científicas. Esta región del espacio fue seleccionada en parte porque está ubicada detrás de varios cúmulos de galaxias que crean un efecto de aumento natural llamado lente gravitacional.
En cuestión de meses, el equipo UNCOVER redujo las 60.000 fuentes de luz a 700 candidatas para un estudio de seguimiento, ocho de las cuales pensaban que podrían estar potencialmente entre las primeras galaxias. Luego, JWST volvió a apuntar al cúmulo de Pandora y registró los espectros de los candidatos, una especie de huella digital que detalla la cantidad de luz emitida en cada longitud de onda.
"El hecho de que estemos apuntando a esta lente de aumento gigante en el espacio nos da una ventana increíblemente profunda, pero es una ventana muy pequeña, así que estábamos tirando los dados. Varios de los candidatos no fueron concluyentes, y al menos uno fue un caso de "Identidad equivocada: era algo mucho más cercano que imita una galaxia distante. Pero tuvimos suerte y dos resultaron ser estas galaxias antiguas. Es increíble".
Los investigadores observaron que, junto con la lente gravitacional, los potentes instrumentos infrarrojos del JWST deberían poder detectar galaxias a una distancia aún mayor, si es que existen.
Referencia
Bingjie Wang et al, UNCOVER: Illuminating the Early Universe—JWST/NIRSpec Confirmation of z > 12 Galaxies, The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acfe07