Cuando un grupo de fotones golpeó los espejos casi impecables del Telescopio Espacial James Webb a principios de este año, habían estado viajando en el vacío durante 13.400 millones de años. La luz emanó de galaxias distantes en un momento en que el nacimiento de todo lo que conocemos y vemos es todavía, en un sentido cosmológico, historia reciente. El viejo realmente no hace eso.

Las primeras imágenes de campo profundo de Webb: grabaciones infrarrojas de una pequeña porción de cielo, llena de galaxias.Desencadenó una lucha entre los astrónomos. Para encontrar las galaxias más antiguas a la vista. El telescopio espacial Hubble ha mantenido el récord actual de observación de una galaxia desde que el universo tenía solo 400 millones de años. Los espejos de Webb están diseñados para ser más grandes y capaces de ver mejor las porciones infrarrojas del espectro.

El viernes, el telescopio demostró su poder cuando un equipo de científicos, conocido como JADES, una colaboración entre los constructores de dos instrumentos Webb, NIRcam y NIRspec, anunció que habían confirmado sus 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». Él dijo 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 publicaran las primeras imágenes de Webb, aparecieron en la Web historias públicas de galaxias extremadamente antiguas.

Pero si bien las observaciones de NIRcam revelaron una gran cantidad de objetivos que valían la pena observar más de cerca, la confirmación oficial requirió un análisis espectral detallado.

«Es muy posible que las galaxias más cercanas se disfracen de 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 (aqui Y el aqui), los equipos pudieron realizar un análisis espectral, el estándar de oro para confirmar la distancia y la edad de estas galaxias tempranas increíblemente débiles, para un puñado de candidatos. Aunque ninguno de los estudios ha sido revisado aún, los resultados probablemente rompieron el récord del Hubble.

El fragmento de cielo observado es aproximadamente del tamaño del ojo de la Reina «en una moneda mantenida con el brazo extendido», nombrado por la Universidad John Moores de Liverpool. dijo el BBC. Dentro de ese ojo hay aproximadamente 100.000 galaxias, cada una capturada en un 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 estira su longitud de onda, atrayéndola hacia las partes más rojas del espectro. Algunas de las primeras luces más allá del espectro visible se extendieron al infrarrojo, la especialidad de Webb.

Las galaxias más antiguas no solo son visibles en el infrarrojo, sino que su espectro también se corta en cierto punto debido a la dispersión del hidrógeno entre las galaxias. Las galaxias infrarrojas tenues que muestran este recorte, que se mueven con un corrimiento al rojo mayor, han completado un grupo de candidatos. Luego, el equipo asignó 28 horas de tiempo de observación a 250 de estos utilizando NIRspec. Este análisis espectral detallado incluyó firmas atómicas específicas y demostró el corrimiento al rojo.

Cuatro galaxias demostraron ser excepcionalmente antiguas, con un corrimiento al rojo superior a 10. Dos galaxias mostraron un corrimiento al rojo de 13, de una época en que el universo tenía solo 330 millones de años. El equipo dice que estas galaxias son jóvenes, solo 100 millones de masas solares, y están compuestas por estrellas jóvenes de menos de 100 millones de años. En comparación, se cree que la Vía Láctea contiene al menos 100 000 millones de estrellas, y el Sol tiene unos 4 600 millones de años. A pesar de su pequeño tamaño, el equipo dice que estas primeras galaxias produjeron estrellas a un ritmo asombroso, 10 veces más rápido que las galaxias de tamaño similar más cercanas a la actualidad.

Estas galaxias ahora parecen tener el récord de la fecha más antigua confirmada por espectroscopía, pero es posible que el título no se mantenga por mucho tiempo. Aunque aún se espera confirmación, los científicos han estimado que algunas de las galaxias capturadas por Webb son más antiguas, y Webb fue diseñado para ver la luz desde edades tan tempranas como 100 millones de años después del Big Bang.

Al estudiar las estrellas y galaxias más antiguas, los científicos Esperamos aprender más sobre la formación de galaxias y señalar un período en la evolución del universo conocido como reionización, cuando la poderosa luz de las primeras estrellas ionizó el gas circundante al quitarle electrones al hidrógeno y al helio. Dado que las estrellas de estas cuatro galaxias pueden haber comenzado a formarse hace 100 millones de años, esta primera generación de estrellas podría remontarse a unos 230 millones de años después del Big Bang.

«Con estas medidas, podemos conocer el brillo intrínseco de las galaxias y saber cuántas estrellas tienen», dijo Robertson. «Ahora podemos realmente comenzar a trazar un mapa de cómo las galaxias se unen con el tiempo».

Credito de imagen: NASA, ESA, CSA y STScI