Mientras estaba en Harvard Rohan Naidu Después de ver la galaxia, lo primero que hizo fue enviar un mensaje a su colega, el investigador de Yale Pascal Osch. Lo segundo que hizo fue llamar a su novia.
«‘¿Te gustaría ser la segunda persona en ver potencialmente la galaxia más distante?'», recuerda haberle preguntado Naidu. Levantó la vista, era «un poco incómodo», dijo, y volvió a mirar la televisión. «Pero se dio la vuelta», dice ella con una sonrisa.
El candidato Galaxy en cuestión, el GLASS-z13, no parece gran cosa para el ojo inexperto. Sólo una luz roja. Pero esa imagen inocente es exactamente la razón por la que el GLASS-z13 llamó la atención de Naidu. Así es como espera una galaxia que existió hace 13.500 millones de años, que está cerca del límite de nuestra capacidad para detectarla desde el punto de vista del Telescopio Espacial James Webb (JWST).
Después del lanzamiento del primer lote de datos de JWST la semana pasada, Naidu, investigadora postdoctoral en el Centro de Astrofísica | Harvard y el Smithsonian han pasado cada hora del día filtrando datos para buscar las galaxias más distantes jamás detectadas. No durmió mucho, pero sus esfuerzos valieron la pena.
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Esta semana, junto con colaboradores de todo el mundo, Naidoo publicó: Un artículo antes de la revisión por pares 19 de junio en la plataforma de acceso abierto arXiv que describe dos de esas galaxias candidatas. Estima que una de ellas tiene unos 13.500 millones de años, lo que la convierte en la galaxia más distante jamás detectada. Esto significa que el sistema, GLASS-z13, es de unos 300 millones de años después del Big Bang, que se cree que ocurrió hace 13.800 millones de años. Como tal, GLASS-z13 brinda a los astrónomos una vista nunca antes vista de los primeros días del universo. Y ya está desafiando las ideas existentes sobre la primera galaxia.
«No podía creer lo que veía», dijo Naidu sobre la primera vez que vio GLASS-z13 en los datos de JWST. Inmediatamente notó que era brillante y claro, lo que lo sorprendió un poco. «Aunque el universo era tan joven, estas cosas de alguna manera lograron crecer y volverse tan brillantes y tan masivas tan rápidamente».
Naidu tiene cuidado de describir GLASS-z13 como una galaxia «candidata», ya que el análisis del equipo del primer lote de datos JWST aún debe verificarse con observaciones de seguimiento. Sin embargo, el mismo día que Naidu subió el estudio a arXiv, otro grupo de investigadores publicó de forma independiente un informe que describe los mismos candidatos a galaxias—y también las ubica como las galaxias más distantes que jamás hayamos visto.
«Si dos grupos independientes lo miran, da confianza», dice Renske Schmitt, un astrofísico de la Universidad John Moores de Liverpool en Inglaterra que no participó en ninguno de los artículos. Aún así, dice: «Creo que necesitamos una confirmación inequívoca de que estas galaxias se formaron tan temprano en el universo».
La confirmación, dijo Schmitt, vendrá de las observaciones posteriores del JWST que analizan más de cerca el espectro de luz que proviene de GLASS-z13.
Naidu y sus colegas determinaron inicialmente la distancia de la galaxia candidata observando ese trozo de cielo en diferentes longitudes de onda infrarrojas. A medida que la luz viaja a través del tiempo y el espacio, sus longitudes de onda se alargan. Su luz, por lo tanto, parece más roja, lo que se denomina «desplazamiento al rojo». Una galaxia que está muy, muy lejos nos parecerá más roja que una galaxia similar cercana. Los científicos estimaron la distancia que viajó la luz desde GLASS-z13 estimando cuánto se movió.
JWST, al igual que las gafas nocturnas, está diseñado para detectar señales de calor débiles que se encuentran en largas longitudes de onda de luz infrarroja. Pero eso significa que el telescopio también encuentra galaxias viejas, muertas o agonizantes. Debido a que estas galaxias son más frías que las jóvenes, pueden aparecer bastante rojas a pesar de estar cerca, dice brooke simmons, profesor asociado de astrofísica en la Universidad de Lancaster que no participó en el nuevo artículo. Pero Simmons dijo que cree que los autores del estudio hicieron «un trabajo razonable» al tratar de explicar esto; Si el sistema fuera de la «parte del universo de mediana edad», dice, «todavía podríamos verlo con las bandas». [of light] Esas son longitudes de onda cortas y nosotros no».
“¿Cómo consigues todas las estrellas allí tan rápido? Creemos que se necesita tiempo para formar una galaxia que sea lo suficientemente masiva, con suficientes estrellas, para ser así de brillante».
Renske Schmidt, astrofísica de la Universidad John Moores de Liverpool
Pero el enrojecimiento de GLASS-z13 no fue la única pista de Naidu que indicaba que la candidata a galaxia estaba muy lejos. Notó que faltaba algo: el fotón más azul.
En el universo primitivo, los «océanos de hidrógeno neutro» absorbieron los fotones de color azul más profundo, dejando solo partículas en longitudes de onda más rojas, explicó Naidoo. Y los fotones que faltan corresponden a los que absorben hidrógeno, dice, lo que sugiere que la luz vista por JWST desde GLASS-z13 se emite desde el universo primitivo.
Naidu y sus colegas ya están trabajando para obtener tiempo en JWST para realizar las observaciones de seguimiento necesarias para confirmar su hipótesis. Las observaciones posteriores observarán partes específicas del espectro de luz proveniente de GLASS-z13. Esto les permitirá medir con mayor precisión el corrimiento al rojo de la galaxia candidata.
Las propiedades de GLASS-z13 ya están generando nuevas preguntas para los astrofísicos que estudian los primeros días del universo. Inicialmente, su extraordinario brillo y masa atrajeron la atención de los científicos. Estiman que tiene alrededor de mil millones de veces la masa de nuestro Sol.
“¿Cómo consigues todas las estrellas allí tan rápido? Creemos que se necesita tiempo para formar una galaxia que sea lo suficientemente masiva, que tenga suficientes estrellas para que sea tan brillante», dijo Smith. «Entonces, las estrellas pueden comenzar a formarse antes de lo que pensábamos, o tal vez estas galaxias de alguna manera tienen estrellas. son formas de construir, muy rápido Todavía no lo sabemos completamente».
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Algunos modelos científicos también predicen que tales galaxias serían extremadamente raras, dijo Naidu. «Pero aquí, los encontramos a ambos, no muy lejos el uno del otro».
Otra candidata a galaxia descrita en el artículo de Naidu, llamada GLASS-z11, está probablemente un poco menos distante de la Tierra que GLASS-z13. Esto agrega un detalle intrigante: sugiere la formación de un disco en espiral.
«No esperábamos que las galaxias de disco se formaran tan rápido», dijo Simmons. “Unos cientos de millones de años es muy poco tiempo. Muchos de nosotros esperábamos mucha turbulencia, mucho caos, muchas cosas reunidas en un área que tiene un poco más de masa y, por lo tanto, una gravedad un poco más fuerte y simplemente atrae todo a su alrededor, no necesariamente que tú tiene que formar un disco giratorio coherente que esté ordenado dentro del marco».
Este descubrimiento, aproximadamente una semana después de los primeros datos de JWST, es solo el comienzo. «Estas no son las primeras estrellas o galaxias», dijo Schmitt. “Podemos esperar muchas más galaxias que rompan récords en los próximos años. Creo que vamos a ver objetos mucho más lejanos, mucho más antiguos, que fueron estrellas que se formaron cerca del Big Bang».
