9 Abril 2024
El telescopio espacial James Webb de la NASA ha producido la imagen infrarroja más profunda y nítida del universo distante hasta la fecha. Conocida como el primer campo profundo de Webb, esta imagen del cúmulo de galaxias SMACS 0723 está repleta de detalles.
Crédito: NASA, ESA, CSA, STSc
Cuando el Universo era joven, hace más de 13.500 millones de años, no había estrellas que brillaran en el espacio. Era la edad oscura, un período que el cosmos estaba lleno de hidrógeno y helio.
También se encontraba una misteriosa sustancia llamada materia oscura, cuya gravedad atrae el gas hasta hacer formarse una intrincada red. El Universo se expandía y se enfriaba y dicha materia oscura aglutinó inmensas esferas, hacia cuyos núcleos fue empujando el gas. Esto hizo crecer la presión gravitatoria registrada en el interior he hizo que los átomos de hidrógeno se fusionaran en helio, formando así las primeras estrellas del universo.
Llevan décadas los científicos investigando el origen del universo, pero este último año hemos visto sus primeros capítulos cuando se originó, gracias al telescopio espacial más grande y avanzado hasta el momento. Las galaxias antiguas observadas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) son más numerosas y activas, revelando un frenético comienzo del espacio y el tiempo.
Pero Webb, no consigue ver las primeras estrellas, ya que no eran lo bastantes brillantes para detectarlas. Aquellas estrellas primigenias ardían a temperaturas inconcebibles y sus tamaños eran monstruosos, hasta que estallaron en supernovas pocos millones de años después de haberse formado, es decir, un tiempo muy corto en la escala temporal astronómica.
Aquellas supernovas procedían de estrellas ciento de veces más masivas que el Sol y lograron transformar el universo. Esto originó nuevos elementos químicos que se expandieron por el espacio: oxigeno para crear agua, silicio para la formación de planetas, fósforo para otorgar energía en las células. Esas primeras estrellas también rompieron átomos de hidrógeno circundantes, borrando la bruma cósmica y haciendo transparente el espacio, momento conocido como reionización. Conforme la niebla de desvanecía, grupos de estrellas formaban cúmulos arremolinados cada vez más grandes, entre ellos el germen de nuestra Vía Láctea.
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La observación más profunda del universo se inicio en septiembre de 2022, cuando una colaboración conocida como JADES (Investigación Avanzada Extragaláctica Profunda del Telescopio Espacial James Webb), empezó a utilizar el Webb para observar regiones concretas de firmamento. Semanas después se reunieron en Tucson, en la Universidad de Arizona, para debatir los resultados.
La imagen mostraba decenas de miles de galaxias, así como otros objetos celestes. Los científicos participantes de dicha reunión, marcaban y se indicaban unos a otros objetos que antes no habían sido vistos: refulgentes centros galácticos, donde puede haber agujeros negros, regiones activas de formación estelar, manchas de luz de galaxias tan alejadas que solo el Webb podía observar.
El Telescopio Espacial Webb, a diferencia del Hubble, fue diseñado para observar en el espectro infrarrojo, convirtiéndolo en el instrumento perfecto para captar la luz de las primeras estrellas. Estos partieron de su fuente en forma de luz ultravioleta, pero la expansión del universo la llevó a longitudes de onda más rojas, este fenómeno es conocido como desplazamiento al rojo. Cuanto mayor sea dicho desplazamiento al rojo, más lejano y antiguo es el objeto.
Los astrónomos a través de los instrumentos del Telescopio Espacial Webb, como es la cámara de infrarrojo NIRCam y el NIRSpec que descompone la luz infrarroja, captaron algunas galaxias lejanas. La más alejada observada por el NIRSpec fue llamada JADES_GS_z13-o, esta se había formado apenas 325 millones de años después del Big Bang.
Otra galaxia temprana llamada GN-z11 nació 440 millones de años después del Big Bang, su brillo es tan grande que fue detectada por el Hubble en el año 2016. El Webb a vuelto a observarla y podrá ser analizado su espectro con el NIRSpec.
Hay elementos químicos que crean líneas de emisión brillantes en el espectro de las galaxias, como si se tratasen de las huellas dactilares de material galáctico. El espectro de GN-z11 mostró una cantidad enorme de nitrógeno, que los científicos desconcertados, no saben explicar su origen. Algunos opinan que pueden tratarse de estrellas supercalientes que esparcieron nitrógeno en pulsos de viento estelar. Otra teoría es que colisionaran estrellas masivas mezclando el material de sus respectivos núcleos así como de su superficie, liberando dicho nitrógeno.
GN-z11 también puede poseer un agujero negro supermasivo, luego sería algo sorprendente en una época tan temprana del universo. Es por ello que sería el agujero negro más distante que se ha podido observar. En el centro de la galaxia han descubierto líneas espectrales que indican que se está moviendo con rapidez, arremolinándose a más de 1,5 millones de kilómetros por hora. Una actividad comprensible en las inmediaciones de un agujero negro, pero no se logra comprender como un objeto de este tipo llegó a crecer tan rápidamente.
El ALMA es uno de los radiotelescopios más avanzados del planeta, una de las herramientas capaces de examinar también las galaxias tan tempranas que descubrió Webb. Los radiotelescopios de ALMA trabajan de forma diferente, busca el brillo del polvo, calentado por las estrellas que contiene. Mientras que Webb capta la luz estelar que traspasa el polvo de estas galaxias.
ALMA también ha orientado sus radiotelescopios hacia estas primeras galaxias, pero en la mayor parte de sus intentos no encontró emisiones de polvo. Esto puede significar que las galaxias están en sus etapas iniciales y no han producido mucho polvo por medio de explosiones estelares. O bien que algunas de ellas están más cerca de lo que se pensaba. Los técnicos de ALMA han sustituido piezas en dos de sus radioantenas, para así aumentar la capacidad del observatorio. Pronto volverán al trabajo con estas modificaciones técnicas, para mirar el firmamento y explorar los misterios de las galaxias primigenias.
Fuente texto: Horizonte Estelar
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