La formación de galaxias mediante el ensamblaje jerárquico gradual combinado de bariones y halos fríos de materia oscura es un modelo fundamental que subyace a la astrofísica moderna y predice una fuerte disminución en el número de galaxias masivas en las primeras épocas cósmicas. Se observaron galaxias inactivas extremadamente masivas entre 1.000 y 2.000 millones de años después del Big Bang. Estos son muy limitantes para los modelos teóricos porque se formaron hace 300 a 500 millones de años, y sólo algunos modelos pueden formar galaxias masivas en este momento temprano. El espectro de la galaxia inactiva recién descubierta ZF-UDS-7329 revela características típicas de cúmulos estelares mucho más antiguos. Los modelos detallados muestran que los cúmulos estelares se formaron hace unos 1.500 millones de años en una época en la que los halos de materia oscura con suficiente masa huésped no se acumulaban en el escenario estándar. Esta observación puede indicar la existencia de cúmulos de galaxias tempranas no descubiertos y la posibilidad de que existan lagunas importantes en nuestra comprensión de los primeros cúmulos de estrellas, la formación de galaxias y/o la naturaleza de la materia oscura.

Esta imagen web muestra ZF-UDS-7329, una rara galaxia masiva que se formó muy temprano en el universo. Crédito de la imagen: Glazebrook. et aldoi: 10.1038/s41586-024-07191-9.

La formación de galaxias es un modelo fundamental respaldado por la astrofísica moderna que predice una fuerte disminución en el número de galaxias masivas en las primeras épocas cósmicas.

Se han observado galaxias inactivas extremadamente masivas ya entre 1.000 y 2.000 millones de años después del Big Bang, lo que desafía los modelos teóricos anteriores.

El profesor Karl Glazebrook, de la Universidad Tecnológica de Swinburne, dijo: «Hemos estado persiguiendo esta galaxia en particular durante siete años y pasamos horas observándola con los dos telescopios más grandes de la Tierra para averiguar su edad».

«Pero era tan rojo y tan tenue que no pudimos medirlo. Al final, tuvimos que salir del suelo y usar un Webb para confirmar qué era».

“Esto ha sido en gran medida un esfuerzo de equipo, desde los estudios del cielo infrarrojo que comenzamos en 2010 que llevaron a la identificación de esta galaxia como inusual, hasta nuestras largas horas en Keck y el Very Large Telescope donde intentamos, sin éxito, confirmar it.” , hasta finalmente el año pasado, donde pusimos un tremendo esfuerzo en descubrir cómo procesar datos web y analizar este espectro.

La Dra. Themia Nanayakkara, astrónoma de la Universidad Tecnológica de Swinburne, dijo: «Ahora vamos más allá de lo posible para confirmar que los megamonstruos pacíficos más antiguos 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 tan temprana en el universo, y qué mecanismos misteriosos conducen a que les impidan formar estrellas repentinamente cuando lo hacen en el resto del universo».

«La formación de galaxias está determinada en gran medida por cómo se concentra la materia oscura».

«La presencia de estas galaxias muy masivas en una etapa tan temprana del universo plantea grandes desafíos a nuestro modelo estándar de cosmología».

«Esto se debe a que no creemos que las estructuras masivas de materia oscura que albergan estas galaxias masivas no hayan tenido tiempo suficiente para formarse todavía».

«Se necesitan más observaciones para comprender cuán comunes son estas galaxias y ayudarnos a comprender cuán masivas son realmente».

El profesor Glazebrook dijo: «Esto podría ser un nuevo avance en nuestra comprensión de la física de la materia oscura».

«Webb ha encontrado cada vez más pruebas de la formación temprana de galaxias masivas».

«Este resultado establece un nuevo récord para este fenómeno. Aunque es muy sorprendente, es sólo un objeto. Pero esperamos encontrar más; si hacemos esto arruinaremos nuestras ideas sobre la formación de galaxias».

El descubrimiento fue reportado en A. papel Publicado esta semana en la revista naturaleza.

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K. Glazebrook et al. Una galaxia masiva cuyas estrellas se formaron en z ~ 11. naturaleza, publicado en línea el 14 de febrero de 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07191-9