Esta mancha roja es una de las primeras galaxias jamás vistas

Se observó a solo 390 millones de años después del Big Bang.

Crédito: NASA/STScI/CEERS/TACC/UT Austin/S. Finkelstein/M. Bagley.

Gracias al telescopio espacial James Webb, astrónomos del Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS) han confirmado que Maisie, una galaxia detectada por primera vez el verano pasado, es una de las primeras jamás encontradas.

Las observaciones de seguimiento desde la primera detección han revelado que es de 390 millones de años después del Big Bang. Aunque este tiempo no coincide exactamente con la estimación inicial del equipo liderado por el astrónomo de la Universidad de Texas en Austin, Steven Finkelstein, Maisie es una de las cuatro galaxias primigenias confirmadas que han sido observadas.

«Lo emocionante de la galaxia de Maisie es que fue una de las primeras galaxias distantes identificadas por Webb, y de ese conjunto, es la primera en ser confirmada espectroscópicamente», dijo Finkelstein, quien nombró la galaxia en honor a su hija, ya que fue descubierta en su cumpleaños.

¿Cómo saben su antigüedad?

Los objetos en el espacio no vienen impresos con una marca de tiempo. Para inferir cuándo la luz que observamos dejó un objeto, los astrónomos miden su corrimiento al rojo; es decir, la cantidad de cambio de color debido a su movimiento alejándose de nosotros. Y debido a que vivimos en un universo en expansión, cuanto más retrocedemos en el tiempo, mayor es el corrimiento al rojo de un objeto.

Las estimaciones originales de los desplazamientos al rojo —y, por lo tanto, de los tiempos posteriores al Big Bang— se basaron en la fotometría, el brillo de la luz en las imágenes utilizando una pequeña cantidad de filtros de frecuencia amplia. Esas estimaciones se realizaron utilizando datos recopilados por CEERS durante el tiempo asignado originalmente para la primera temporada de observación del telescopio.

Para obtener una estimación más precisa, el equipo de CEERS solicitó mediciones de seguimiento con el instrumento espectroscópico del Webb, NIRSpec, que divide la luz de un objeto en muchas frecuencias estrechas diferentes para identificar con mayor precisión su composición química, salida de calor, brillo intrínseco y movimiento relativo.

Crédito: NASA/STScI/CEERS/S. Finkelstein et al.

Según este último análisis espectroscópico, la galaxia de Maisie tiene un corrimiento al rojo de z=11.4 (lo que significa que la longitud de onda observada es 11.4 veces más larga que la longitud de onda originalmente emitida por el objeto).

Tinte azul

Este estudio también analizó a CEERS-93316, una galaxia encontrada en datos CEERS disponibles públicamente por un equipo dirigido por la Universidad de Edimburgo, el cual inicialmente estimó que se ubicaba a unos asombrosos 250 millones de años después del Big Bang. En el nuevo análisis más detallado, empero, el equipo concluyó que CEERS-93316 tiene un corrimiento al rojo más modesto de z=4.9, que corresponde a alrededor de mil millones de años después del Big Bang.

Resulta que el gas caliente en CEERS-93316 emitía tanta luz en unas pocas bandas de frecuencia estrechas asociadas con el oxígeno y el hidrógeno que hacía que la galaxia pareciera mucho más azul de lo que realmente era. Ese tinte azul imitaba la firma de Finkelstein y otros que esperaban ver en galaxias muy tempranas. Esto se debe a una peculiaridad del método fotométrico que ocurre solo para objetos con desplazamientos al rojo de alrededor de 4.9.

Los miembros de la colaboración CEERS exploran la primera imagen de campo amplio y profundo del telescopio espacial James Webb en el Laboratorio de Visualización del Centro de Computación Avanzada de Texas en el campus de UT Austin el 21 de julio de 2022. Crédito: Nolan Zunk/UT Austin.

«Este fue un tipo de caso extraño», reconoció Finkelstein. «De las muchas decenas de candidatas de alto corrimiento al rojo que se han observado espectroscópicamente, esta es la única instancia en la que el verdadero corrimiento al rojo es mucho menor que la suposición inicial».

Esta galaxia no solo parece anormalmente azul, sino que también es mucho más brillante de lo que predicen nuestros modelos actuales para las galaxias que se formaron tan temprano en el universo.

«Hubiera sido realmente un desafío explicar cómo el universo pudo crear una galaxia tan masiva tan pronto», dijo Finkelstein. «Entonces, creo que este fue probablemente siempre el resultado más probable, porque fue muy extremo, muy brillante, con un desplazamiento al rojo aparentemente tan alto».

La investigación ha sido publicada en Nature.

Fuente: UT Austin. Edición: MP.