El telescopio Webb ha revelado una galaxia en el universo distante que sorprendentemente parece haber albergado varias generaciones de estrellas aunque su edad se calcula en 1.400 millones de años.
Esta galaxia es la compañera previamente oculta tras la luz de otra en primer plano, SPT0418-47, una de las galaxias polvorientas con formación estelar más brillantes del universo primitivo, cuya luz distante se desvía y amplía por la gravedad de una galaxia en primer plano formando un círculo, llamado anillo de Einstein.
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"Descubrimos que esta galaxia es súper abundante químicamente, algo que ninguno de nosotros esperaba", afirma en un comunicado Bo Peng, estudiante de doctorado en astronomía de la Universidad de Cornell, que dirigió el análisis de los datos como autor principal de un estudio publicado en Astrophysical Journal Letters.
Investigando los datos espectrales incrustados en cada píxel de las imágenes del instrumento NIRSpec del JWST, Peng identificó una segunda fuente de luz nueva en el interior del anillo de Einstein.
Determinó que las dos nuevas fuentes eran las imágenes de una nueva galaxia que estaba siendo gravitacionalmente lenteada por la misma galaxia en primer plano responsable de la creación del anillo, aunque eran de ocho a 16 veces más débiles, un testimonio de la potencia de la visión infrarroja de JWST.
Un análisis más detallado de la composición química de la luz confirmó que las fuertes líneas de emisión de los átomos de hidrógeno, nitrógeno y azufre mostraban desplazamientos al rojo similares, una medida de cuánto se estira la luz de una galaxia hacia longitudes de onda más largas y rojas a medida que se aleja.
Esto situaba a las dos galaxias aproximadamente a la misma distancia de la Tierra -calculada como un desplazamiento al rojo de aproximadamente 4,2, o alrededor del 10% de la edad del universo- y en el mismo vecindario.
Para verificar su descubrimiento, los investigadores examinaron observaciones anteriores del radiotelescopio ALMA. Encontraron una línea de emisión de carbono ionizado que coincidía estrechamente con los desplazamientos al rojo observados por el JWST.
El equipo calculó que la galaxia compañera, a la que denominaron SPT0418-SE, se encontraba a menos de 5 kiloparsecs del anillo. (Las Nubes de Magallanes, satélites de la Vía Láctea, están a unos 50 kiloparsecs de distancia).
Esta proximidad sugiere que las galaxias están destinadas a interactuar entre sí e incluso a fusionarse, una observación que contribuye a comprender cómo las primeras galaxias pueden haber evolucionado hasta convertirse en galaxias más grandes.
Las dos galaxias tienen una masa modesta en comparación con las galaxias del Universo primitivo, y "SE" es relativamente más pequeña y menos polvorienta, lo que hace que parezca más azul que el anillo, muy oscurecido por el polvo.
Basándose en imágenes de galaxias cercanas con colores similares, los investigadores sugieren que podrían residir "en un halo masivo de materia oscura con vecinas aún por descubrir".
Lo más sorprendente de la galaxia compañera, teniendo en cuenta su edad y masa, fue su metalicidad madura: cantidades de elementos más pesados que el helio y el hidrógeno, como carbono, oxígeno y nitrógeno.
El equipo estimó que era comparable a la de nuestro Sol, que tiene más de 4.000 millones de años y heredó la mayoría de sus metales de generaciones anteriores de estrellas que tuvieron 8.000 millones de años para acumularlos.
"Estamos viendo los restos de al menos un par de generaciones de estrellas que vivieron y murieron en los primeros mil millones de años de existencia del universo, lo cual no es lo que solemos ver", afirma Vishwas.
"Especulamos que el proceso de formación de estrellas en estas galaxias debió ser muy eficiente y comenzar muy pronto en el universo, sobre todo para explicar la abundancia medida de nitrógeno en relación con el oxígeno, ya que esta proporción es una medida fiable de cuántas generaciones de estrellas han vivido y muerto."
Los investigadores han presentado una propuesta de tiempo de observación del JWST para continuar el estudio del anillo y sus acompañantes y conciliar las posibles diferencias observadas entre el espectro óptico y el infrarrojo lejano.
PJG