Un nuevo análisis de galaxias distantes fotografiadas por el Telescopio Espacial James Webb de la NASA muestra que son extremadamente jóvenes y comparten algunas similitudes notables con los «guisantes verdes», una rara clase de galaxias pequeñas en nuestro patio trasero cósmico.
«Con huellas químicas detalladas de estas galaxias tempranas, vemos que incluyen lo que podría ser la galaxia más primitiva identificada hasta ahora. Al mismo tiempo, podemos conectar estas galaxias desde los albores del universo con otras similares cercanas, que podemos estudiar con mucho mayor detalle», dijo James Rhoads, astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quien presentó los hallazgos en la 241ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle.
Un artículo que describe los resultados, dirigido por Rhoads, fue publicado el 3 de enero en The Astrophysical Journal Letters.
Las galaxias de guisantes verdes fueron descubiertas y nombradas en 2009 por voluntarios que participan en Galaxy Zoo, un proyecto donde 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 no resueltos con un tono claramente verde, una consecuencia tanto de los colores asignados a diferentes filtros en las imágenes compuestas de la encuesta como de una propiedad de las galaxias mismas.
Los colores de las galaxias de guisantes verdes son inusuales porque una fracción considerable de su luz proviene de nubes de gas brillantes. Los gases emiten luz en longitudes de onda específicas, a diferencia de las estrellas, que producen un espectro similar al arco iris de color continuo. Los guisantes también son bastante compactos, típicamente de solo 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 estelar es inusualmente intensa para su tamaño, por lo que producen luz ultravioleta brillante», dijo Keunho Kim, investigador postdoctoral en la Universidad de Cincinnati y miembro del equipo de análisis. «Gracias a las imágenes ultravioletas de guisantes verdes del Hubble y la investigación terrestre sobre galaxias formadoras de estrellas tempranas, está claro que ambas 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 magnificó unas 10 veces, proporcionando una ayuda significativa de la naturaleza además de las capacidades sin precedentes del telescopio.
Webb hizo más que fotografiar el 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 mediciones y las corrigieron para el tramo de longitud de onda resultante de la expansión del espacio, vieron rasgos característicos emitidos por oxígeno, hidrógeno y neón alineados en un parecido sorprendente con los vistos desde guisantes verdes cercanos.
Además, los espectros de Webb permitieron medir la cantidad de oxígeno en estas galaxias cósmicas del amanecer por primera vez.
A medida que las estrellas producen energía, transmutan elementos más ligeros como el hidrógeno y el helio en otros más pesados. Cuando las estrellas explotan o pierden sus capas externas al final de sus vidas, 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 Webb contienen oxígeno a aproximadamente el 20% del nivel de nuestra Vía Láctea. Se asemejan a los guisantes verdes típicos, que sin embargo representan menos del 0,1% de las galaxias cercanas observadas por el sondeo 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 la investigadora 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».
NIRSpec fue construido para la ESA (Agencia Espacial Europea) por Airbus Industries. Su conjunto de casi medio millón de micropersianas, pequeñas puertas que se pueden abrir o cerrar para admitir o bloquear la luz, le permiten capturar espectros de hasta 100 objetos individuales a la vez. La matriz de microobturadores y los subsistemas de detectores fueron fabricados por la NASA.
El Telescopio Espacial James Webb, una misión internacional liderada por la NASA con sus socios ESA y CSA (Agencia Espacial Canadiense), es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. La sede de la NASA supervisa la misión de la Dirección de Misiones Científicas de la agencia. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA administra Webb para la agencia y supervisa el trabajo en la misión realizada por el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial, Northrop Grumman y otros socios de la misión. Además de Goddard, varios centros de la NASA contribuyeron al proyecto, incluido el Centro Espacial Johnson de la agencia en Houston, el Laboratorio de Propulsión a Chorro en el sur de California, el Centro de Vuelos Espaciales Marshall en Huntsville, Alabama, el Centro de Investigación Ames en Silicon Valley de California y otros.
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Fuente: NASA