Las primeras galaxias del Universo son inesperadamente grandes
¿Cuánto tiempo después del Big Bang podrían formarse estrellas y galaxias? Era una pregunta difícil de responder porque gran parte de la luz de las primeras estrellas se desplazó profundamente hacia el infrarrojo durante los miles de millones de años que pasó en su viaje a la Tierra. Uno de los objetivos de diseño del telescopio Webb era crear un telescopio que pudiera captar esta luz y decirnos algo sobre la historia temprana del universo. Y los primeros datos han sido muy prometedores, con los astrónomos aparentemente compitiendo para encontrar la galaxia más distante observada hasta ahora. Ahora, un nuevo estudio examina las propiedades de varias galaxias distantes y muestra que una de ellas parece más grande que la Vía Láctea solo 700 millones de años después del Big Bang. Si los resultados se mantienen, la cantidad de galaxias de este tamaño puede ser difícil de reconciliar con las fuerzas que creemos que construyeron el universo.
ve al fondo
La técnica para detectar galaxias tempranas es bastante simple. Las primeras estrellas y galaxias estaban incrustadas en un universo lleno de átomos de hidrógeno, que pueden ionizarse al absorber luz de ciertas longitudes de onda en el rango ultravioleta. Esta absorción crea una característica distintiva en la luz que llega de galaxias distantes. Sin embargo, a lo largo de los miles de millones de años que tarda en llegar hasta nosotros, la expansión del universo ha desplazado hacia el rojo esta característica, de modo que ahora aparece en lo más profundo del infrarrojo del espectro. Si puede determinar dónde está, puede determinar qué tan lejos está la galaxia. Para el nuevo trabajo, un equipo de astrónomos escaneó parte del cielo en busca de galaxias, donde identificaron dos características distintivas, ambas debidas a la ionización del hidrógeno. Esto dio como resultado un cúmulo de 13 galaxias con corrimiento al rojo, ubicándolas entre 500 millones y 900 millones de años después del Big Bang. Esto significa que su luz viajó aproximadamente 13 mil millones de años antes de llegar a la Tierra. Es útil saber que las galaxias existen. Pero también es posible estimar algunas de sus propiedades, que nos pueden decir qué tan rápido tuvo lugar la formación y evolución de las galaxias. Estas estimaciones se basan en la proporción de la intensidad de las características del hidrógeno en relación con la luz del infrarrojo inferior que contiene gran parte de la luz estelar emitida por estas galaxias. Hay varios métodos disponibles para modelar las propiedades de estas galaxias, y el equipo de investigación los realizó todos, incluido uno con cinco configuraciones diferentes. Esto fue para proporcionar un rango de valores, suponiendo que es probable que el valor real se encuentre dentro de ese rango.
grandes cosas
La más brillante de estas galaxias es inesperadamente grande. En el extremo superior de las estimaciones de su masa, es aproximadamente 1011 veces la masa del Sol, lo que lo hace más grande que la Vía Láctea según esta estimación. Sin embargo, alrededor de 700 millones de años después del Big Bang, parece haber tantas estrellas: nunca antes se habían visto galaxias con esta masa a esta distancia. Parece tener al menos dos compañeros cerca, por lo que podría ser parte de un grupo que pudo haber influido en su crecimiento. A pesar de ser el miembro más grande de esta muestra, la muestra general tiende a ser inesperadamente masiva. Si estas galaxias son representativas, entonces la mayoría de las estrellas del Universo primitivo estaban en realidad en galaxias masivas. O eso, o no hemos tenido mucho éxito en encontrar galaxias de baja masa a esas distancias. Una cosa que sugiere que estas galaxias no son representativas es que dada nuestra comprensión actual de cómo la materia oscura y la energía oscura dieron forma a la evolución del Universo primitivo, es difícil formar tantas galaxias masivas porque es posible que no haya suficiente materia regular para formar tan muchas estrellas Estas galaxias «se están acercando al límite establecido por la cantidad de bariones disponibles en los halos de materia oscura más masivos», afirman los investigadores. La alternativa, por supuesto, es que las estimaciones de masa sean incorrectas de alguna manera. Una posibilidad es que los métodos de estimación de masa se desarrollaron utilizando ejemplos un poco más recientes y, por lo tanto, no brindan resultados precisos cuando se aplican a galaxias más distantes. Afortunadamente, solo tomará un tiempo descubrir qué está pasando. Esta fue solo una pequeña área del cielo elegida para el estudio porque previamente había sido fotografiada por el Hubble. Definitivamente hay otras áreas para las que ya tenemos datos, y deberían decirnos si la tendencia hacia las galaxias masivas es una característica común del Universo primitivo. Nature, 2023. DOI: 10.1038/s41586-023-05786-2 (Acerca de los DOI).
