Agencias/Ciudad de México.- Galaxias muy distantes captadas por el telescopio espacial Webb comparten similitudes notables con los “guisantes verdes”, una clase rara de galaxias pequeñas en nuestro patio trasero cósmico.
“Con las huellas dactilares químicas detalladas de estas primeras galaxias, vemos que incluyen lo que podría ser la galaxia más primitiva identificada hasta ahora. Al mismo tiempo, podemos conectar estas galaxias desde el amanecer del universo con otras similares cercanas, que podemos estudiar con mucho más detalle”, dijo James Rhoads, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien presentó los hallazgos en la reunión 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle.
Un artículo que describe los resultados se publica en The Astrophysical Journal Letters.
Las galaxias de guisantes verdes fueron descubiertas y nombradas en 2009 por voluntarios que participaron en Galaxy Zoo, un proyecto en el que científicos ciudadanos ayudan a clasificar galaxias en imágenes, comenzando con las del Sloan Digital Sky Survey. Los guisantes se destacaron como puntos pequeños, redondos y sin resolver con un tono claramente verde, como consecuencia tanto de los colores asignados a los diferentes filtros en las imágenes compuestas de la encuesta como de una propiedad de las propias galaxias.
Sus colores son inusuales porque una fracción considerable de su luz proviene de nubes de gas que brillan intensamente. Los gases emiten luz en longitudes de onda específicas, a diferencia de las estrellas, que producen un espectro de color continuo similar al del arco iris. Los guisantes también son bastante compactos, por lo general solo tienen unos 5,000 años luz de diámetro o aproximadamente el 5% del tamaño de nuestra galaxia, la Vía Láctea.
“Los guisantes pueden ser pequeños, pero su actividad de formación de estrellas es inusualmente intensa para su tamaño, por lo que producen luz ultravioleta brillante”, dijo en un comunicado Keunho Kim, investigador postdoctoral en la Universidad de Cincinnati y miembro del equipo de análisis. “Gracias a las imágenes ultravioleta de los guisantes verdes del Hubble y la investigación terrestre sobre las primeras galaxias con formación de estrellas, está claro que ambos comparten esta propiedad”.
En julio de 2022, la NASA y sus socios en la misión Webb lanzaron la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo distante jamás vista, capturando miles de galaxias dentro y detrás de un cúmulo conocido como SMACS 0723. La masa del cúmulo lo convierte en una lente gravitacional, que magnifica y distorsiona la apariencia de las galaxias de fondo. Entre las galaxias más débiles detrás del cúmulo había un trío de objetos infrarrojos compactos que parecían ser parientes lejanos de los guisantes verdes. La más distante de estas tres galaxias se amplió unas 10 veces, proporcionando una ayuda significativa de la naturaleza además de las capacidades sin precedentes del telescopio.
The first image released by @NASAWebb revealed thousands of galaxies in an area of sky equal to a grain of sand. It took the telescope less than a day to acquire the data, but scientists are still making discoveries in it! https://t.co/WxWmoMoNtC pic.twitter.com/PJvdKyEYqW
— NASA Exoplanets (@NASAExoplanets) January 10, 2023
Webb hizo más que tomar imágenes del cúmulo: su instrumento Espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) también capturó los espectros de galaxias seleccionadas en la escena. Cuando Rhoads y sus colegas examinaron estas medidas y las corrigieron por el tramo de longitud de onda resultante de la expansión del espacio, vieron que los rasgos característicos emitidos por el oxígeno, el hidrógeno y el neón se alineaban en un parecido sorprendente con los que se ven en los guisantes verdes cercanos.
Además, los espectros de Webb permitieron medir la cantidad de oxígeno en estas galaxias del amanecer cósmico por primera vez.
A medida que las estrellas producen energía, transmutan elementos más livianos como el hidrógeno y el helio en otros más pesados. Cuando las estrellas explotan o pierden sus capas externas al final de su vida, estos elementos más pesados se incorporan al gas que forma las próximas generaciones estelares y el proceso continúa. A lo largo de la historia cósmica, las estrellas han enriquecido constantemente el universo.
Dos de las galaxias de Webb contienen oxígeno a aproximadamente el 20% del nivel de nuestra Vía Láctea. Se asemejan a los típicos guisantes verdes, que sin embargo constituyen menos del 0.1% de las galaxias cercanas observadas por el estudio Sloan. La tercera galaxia estudiada es aún más inusual.
“Estamos viendo estos objetos tal como existían hace 13.100 millones de años, cuando el universo tenía aproximadamente el 5% de su edad actual”, dijo el investigador de Goddard, Sangeeta Malhotra. “Y vemos que son galaxias jóvenes en todos los sentidos, llenas de estrellas jóvenes y gas brillante que contiene pocos productos químicos reciclados de estrellas anteriores. De hecho, uno de ellos contiene solo el 2% del oxígeno de una galaxia como la nuestra y podría ser la galaxia químicamente más primitiva identificada hasta ahora”.
Hay marcadores de juventud más específicos que se derivan directamente de las propiedades de las galaxias individuales. Estos incluyen baja masa estelar, formación estelar activa y baja abundancia de los elementos pesados producidos por la fusión nuclear en las estrellas. Mostraremos que la galaxia más distante en las observaciones del espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) de JWST es joven según todos estos criterios. Las otras dos galaxias de época de reionización en el mismo conjunto de datos son todavía objetos jóvenes según la mayoría de los criterios, aunque algo más altos tanto en masa como en abundancia de metales.
Last July, Webb released the deepest & sharpest infrared image ever seen. Zooming in, scientists found 3 young galaxies similar to a rare type of galaxy in our cosmic backyard — including what may be the most chemically primitive galaxy identified. https://t.co/kKCwaFgn9q pic.twitter.com/GirG1GAgdl
— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) January 9, 2023
