Una semana después, los astrónomos encontraron una galaxia más profunda en el tiempo.

Los datos del telescopio espacial Webb solo han llegado a manos de los astrónomos en las últimas semanas, pero han estado esperando esto durante años y parece que los análisis están listos. El resultado fue como una carrera en el tiempo, ya que los nuevos descubrimientos encontraron objetos que se formaron mucho más cerca del Big Bang que produjo nuestro universo. la semana pasada, Una de estas búsquedas Una galaxia que existió apareció menos de 400 millones de años después del Big Bang. Esta semana, un nuevo análisis reveló una galaxia que apareció solo 233 millones de años después del surgimiento del universo.

Este descubrimiento es un subproducto feliz del trabajo diseñado para responder a una pregunta más general: ¿Cuántas galaxias deberíamos esperar ver en diferentes momentos después del Big Bang?

Atrás en el tiempo

Como informamos la semana pasada, el universo primitivo era opaco a la luz en cualquier longitud de onda y transportaba más energía de la necesaria para ionizar el hidrógeno. Esta energía está en la porción ultravioleta del espectro, pero el corrimiento hacia el rojo causado por los 13 mil millones de años de expansión del universo ha desplazado este punto de corte a la porción infrarroja del espectro. Para encontrar galaxias de esta época, tenemos que buscar objetos que no sean visibles en longitudes de onda infrarrojas más cortas (lo que significa que la luz estuvo una vez por encima del punto de corte del hidrógeno), pero que aparecen en longitudes de onda de menor energía.

Cuanto más profundo es el límite entre lo visible y lo invisible en el infrarrojo, más fuerte es el corrimiento al rojo y más lejos está el objeto. Cuanto más lejos está un objeto, más cerca está el tiempo del Big Bang.

Los estudios de estas galaxias pueden decirnos algo sobre sus propiedades individuales. Pero identificar un gran grupo de galaxias tempranas puede ayudarnos a determinar qué tan rápido se formaron e identificar cualquier cambio en la dinámica galáctica que ocurrió en un momento específico en el pasado del universo. Este cambio a lo largo del tiempo en la frecuencia de los objetos visibles se denomina «función de luminosidad», y se han realizado algunos trabajos para describir la función de luminosidad de las primeras galaxias. Pero las longitudes de onda infrarrojas de las primeras galaxias son absorbidas por la atmósfera de la Tierra y, por lo tanto, deben ser fotografiadas desde el espacio. Este fue uno de los objetivos de diseño del Telescopio Webb.

El nuevo trabajo se centró en examinar la función de luminosidad de las galaxias que se formaron poco (astronómicamente hablando) después del Big Bang. Pero al crear un catálogo de las primeras galaxias, los investigadores descubrieron lo que parece ser la galaxia más antigua jamás fotografiada.

Selección de trabajo

Los investigadores utilizaron dos fuentes de datos para reconstruir la apariencia de las galaxias en diferentes momentos. Uno fue producido analizando el trabajo hecho con un telescopio infrarrojo (ESA’s vista del telescopio) y el Telescopio Espacial Spitzer, los cuales tomaron imágenes de galaxias que eran relativamente más antiguas cuando produjeron la luz que ahora llega a la Tierra, unos 600 millones de años o más después del Big Bang. Otros datos incrustados generados por Webb, incluidos los conjuntos de datos analizados en el documento repórtanos Y el área fue filmada en El primer lanzamiento de imagen pública. En todos los casos, los investigadores buscaron lo mismo: cosas que estaban presentes en las longitudes de onda infrarrojas más largas pero que estaban ausentes en las más cortas.

En total, el equipo identificó 55 galaxias distantes, 44 de las cuales no se habían observado antes. Treinta y nueve de ellos provienen de datos de la Web, y ese número incluye las dos galaxias antiguas identificadas la semana pasada. Los números no son particularmente precisos para desplazamientos al rojo más altos, ya que se basan en solo una o dos galaxias. Pero, en general, la tendencia es a una disminución gradual de los objetos visibles dentro de unos pocos cientos de millones de años del Big Bang, sin cambios ni cortes bruscos.

Pero lo sorprendente es que hay datos para una galaxia con un corrimiento al rojo muy grande (z = 16,7, para aquellos que entienden de esto). Esto lo ubica a menos de 250 millones de años después del Big Bang. Esta distancia depende en parte del hecho de que el primer filtro de longitud de onda en el que aparece el objeto parece ser muy débil allí, lo que indica que es débil en las longitudes de onda que permite el filtro. Esto indica que el corte de luz inducido por hidrógeno está cerca del borde de la banda del filtro.

Al igual que las galaxias distantes descritas la semana pasada, también parece tener el equivalente a mil millones de soles de material en forma de estrellas. Los investigadores estiman que pudo haber comenzado a formar estrellas 120 millones de años después del Big Bang, y ciertamente lo hizo hace 220 millones de años.

Los investigadores están bastante seguros de que esta nueva galaxia es un verdadero descubrimiento: «Después de una extensa investigación, actualmente no podemos encontrar ninguna explicación razonable para este objeto, aparte de una nueva galaxia con corrimiento al rojo». Y al agregar una segunda confirmación independiente de descubrimientos anteriores de galaxias, aumenta enormemente nuestra confianza en esos descubrimientos. Todo esto sugiere que el nuevo telescopio cumple sus promesas, al menos en términos de las primeras galaxias.

La gran pregunta ahora es qué aparecerá cuando se apunten a regiones con lentes altas, que pueden acercarse a los objetos hasta un punto en el que podamos obtener imágenes de las estructuras dentro de estas galaxias tempranas. Probablemente ya lo hayamos hecho, pero tendremos que esperar a que aparezcan las descripciones en el archivo arXiv.

archivo arXiv. Número abstracto: 2207.12356 (Acerca de arXiv).