El Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA ha examinado una galaxia que se formó apenas 430 millones de años después del Big Bang.
Si los científicos están en lo cierto, esta galaxia es una de las más antiguas que existen y podría haber sido un vivero de antiguas estrellas de Población III, un santo grial de la astronomía moderna.
La galaxia, llamada GN-z11, tiene un agujero negro supermasivo en su centro que pesa el equivalente a 2 millones de soles.
Su brillo excepcional proviene de todos los materiales pesados y calientes que está absorbiendo el agujero negro.
Esta imagen es de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb. Muestra una parte del campo de galaxias GOODS-North. En la parte inferior derecha, una imagen desplegable resalta la galaxia GN-z11, que se ve justo 430 millones de años después del Big Bang.
El JWST se lanzó en 2021 para recolectar la luz más tenue de estrellas distantes.
Esto nos permite vislumbrar los primeros días de la formación de nuestro universo, hace unos 13.800 millones de años.
Su nuevo descubrimiento sugiere que el telescopio espacial está bien equipado para cumplir sus promesas.
La galaxia fue detectada por primera vez en 2015 por el Telescopio Espacial Hubble.
GN-z11 es más brillante que otras estrellas y galaxias cercanas.
En ese momento, los científicos podían decir que era excepcional, pero el Telescopio Espacial Hubble no era lo suficientemente potente como para ayudarles a explicar por qué.
Parte de su brillo, según han afirmado ahora los astrónomos, se debe a que la galaxia alberga un agujero negro supermasivo central que tiene dos millones de veces la masa de nuestro sol.
Está acumulando materia rápidamente, por lo que el área alrededor del agujero negro parece excepcionalmente brillante.
GN-z11 es también el agujero negro supermasivo más lejano jamás descrito por los astrónomos.
Galaxia GN-z11, que se muestra en el recuadro, tal como fue detectada por primera vez en 2015 por el Telescopio Espacial Hubble
«Encontramos gas extremadamente denso, común en las proximidades de agujeros negros supermasivos, que acumula gas», afirmó en un estudio el científico principal Roberto Maiolino, profesor de astrofísica experimental de la Universidad de Cambridge. declaración.
«Estas fueron las primeras señales claras de que GN-z11 alberga un agujero negro que está devorando materia», afirmó.
La NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) del JWST ubicó GN-z11 en el campo de galaxias GOODS-North.
Es posible que las nuevas imágenes del JWST no parezcan tener el mismo nivel de detalle que la imagen del Hubble de 2015, pero mientras que el Hubble capturó luz ultravioleta, el JWST pudo mostrar luz infrarroja.
El infrarrojo es un tipo de luz con una longitud de onda casi el doble que la ultravioleta. Es importante en este caso porque había algunas pistas sobre GN-z11 que el Hubble había pasado por alto porque sólo podían verse en infrarrojos.
La NIRCam reveló elementos químicos ionizados, que a menudo son la firma de agujeros negros supermasivos que acumulan material.
Junto con esta firma, los científicos también observaron un fuerte «viento» que soplaba desde la galaxia a entre 800 y 1.000 kilómetros por segundo (alrededor de 500 a 600 millas por segundo).
Esto también es una característica típica de un agujero negro supermasivo, dijo la coautora del estudio Hannah Übler.
«La NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb ha revelado un componente extendido, que rastrea la galaxia anfitriona, y una fuente central compacta cuyos colores son consistentes con los de un disco de acreción que rodea un agujero negro», dijo.
En conjunto, estos factores explican el brillo inusual del GN-z11.
Maiolino, Übler y sus colegas publicaron sus hallazgos en la revista Naturaleza.
Otro equipo utilizó el instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) del telescopio para detectar una masa de gas helio que rodea la galaxia.
«El hecho de que no veamos nada más que helio sugiere que este grupo debe ser bastante prístino», afirmó Maiolino.
«Esto es algo que la teoría y las simulaciones en las proximidades de galaxias particularmente masivas de estas épocas esperaban: que en el halo sobrevivieran bolsas de gas prístino que podrían colapsar y formar cúmulos estelares de Población III».
Las estrellas de población III fueron algunas de las primeras estrellas del universo, compuestas de helio e hidrógeno.
Basándose en el hecho de que los científicos observaron helio y nada más, creen que han encontrado uno de estos santos griales de la astronomía.
Un pequeño cuadro identifica GN-z11 en un campo de galaxias (arriba a la derecha). En el medio se puede ver ampliado. El cuadro del extremo izquierdo muestra el halo de gas helio alrededor de la galaxia, incluido un grupo que no se puede ver en los colores infrarrojos del cuadro del medio. El gráfico en la parte inferior muestra la firma luminosa distintiva del helio y de ningún otro elemento. Los científicos concluyeron que esto debe significar que la masa de helio es un remanente prístino del Big Bang.
Estas estrellas de Población III se formaron alrededor del punto de transición en el universo temprano, cuando pasaba de lo simplista y desordenado a lo complejo y ordenado.
A partir de sus primeros hallazgos, los astrónomos han afirmado con entusiasmo que el JWST está revelando detalles sobre el universo primitivo que trastornan nuestra comprensión de la astrofísica.
Sin embargo, no todos están de acuerdo.
Puede haber explicaciones más simples que «todo lo que sabemos está mal», según un estudio reciente. estudiar.
Un equipo de investigadores comparó imágenes tomadas por JWST con otras similares capturadas por el antiguo Telescopio Espacial Hubble, y concluyeron que no es momento de descartar las reglas de la astrofísica.
En cambio, sugieren que los hallazgos de ambos telescopios espaciales son compatibles, siempre y cuando los científicos estén dispuestos a buscar explicaciones convencionales.
Por ejemplo, sugieren que quizás algunas condiciones aún por comprender del universo primitivo hicieron posible la formación de estrellas más brillantes.
