El Webb capta en acción la formación de las primeras galaxias
Astrónomos del Cosmic Dawn Center han desvelado la
naturaleza de la región más densa de galaxias observada con el telescopio
espacial James Webb en el universo primitivo.
Se trata probablemente del progenitor de una galaxia
masiva similar a la Vía Láctea, observada en un momento en el que aún se está
formando a partir de galaxias más pequeñas. El descubrimiento corrobora nuestra
comprensión de cómo se forman las galaxias.
Según nuestros conocimientos actuales sobre la
formación de estructuras en el universo, las galaxias se forman de manera
jerárquica, formándose primero pequeñas estructuras en el universo primitivo,
que más tarde se fusionan para formar estructuras mayores. Así lo predicen las
teorías y las simulaciones por ordenador, y así lo verifican las observaciones
de galaxias en distintas épocas de la historia del universo.
Para observar la formación de las primeras
estructuras, hay que mirar lo más atrás posible en el tiempo y, por tanto, lo
más lejos posible. Pero estas fuentes son a la vez muy pequeñas y muy débiles,
y su detección requiere tecnologías avanzadas.
En un nuevo estudio, se ha detectado el progenitor
temprano de lo que hoy probablemente habrá evolucionado hasta convertirse en
una galaxia masiva del tamaño de la Vía Láctea. Este grupo de galaxias más
pequeñas, bautizado como CGG-z5, fue hallado gracias al programa de observación
denominado "CEERS" con el telescopio espacial James Webb, y se
observa cuando el universo tenía sólo 1.100 millones de años, el 8% de su edad
actual.
CGG-z5 se descubrió utilizando el código GalCluster,
creado por Nikolaj Sillassen, estudiante de máster en el Cosmic Dawn Center
(DAWN)
"Desarrollé el software durante mis estudios
para detectar este tipo de estructuras, y ahora lo aplicamos a los datos del
programa CEERS", explica en un comunicado Nikolaj Sillassen, que ya
encontró un grupo similar pero más cercano mientras probaba el software.
Los miembros más brillantes del grupo de galaxias
fueron descubiertos anteriormente con el telescopio espacial Hubble. Pero el
programa CEERS reveló miembros nuevos y más pequeños
"Los otros miembros del grupo son a la vez
pequeños y débiles. Sin la sensibilidad y la resolución espacial del James
Webb, sencillamente no podríamos detectarlos", explica Shuowen Jin,
becario Marie Curie del Cosmic Dawn Center (DAWN) y autor principal del estudio
actual.
Por supuesto, se desconoce cuál será exactamente el
"futuro" del grupo de galaxias CGG-z5. En lugar de formar una única
galaxia, podría ser que el grupo evolucionara hasta convertirse en un gran
cúmulo de galaxias más adelante. Otra posibilidad es que, en realidad, sus
miembros no estén tan juntos como parece, sino que formen parte de una estructura
filamentosa que, por casualidad, vemos de un extremo a otro.
Para distinguir entre estas hipótesis, se necesitan
observaciones más precisas que incluyan la espectroscopia, que requiere más
tiempo. Mientras tanto, las simulaciones por ordenador pueden ser de gran
ayuda: "Para comprender mejor la naturaleza y evolución de CGG-z5,
buscamos estructuras similares en simulaciones hidrodinámicas a gran
escala", explica Aswin Vijiayan, investigador postdoctoral del Cosmic Dawn
Center que realizó el análisis de simulación en el estudio. "Encontramos
14 estructuras que coinciden estrechamente con las propiedades físicas de
nuestro grupo observado CGG-z5, y luego trazamos la evolución de estas
estructuras a través del tiempo en las simulaciones, desde el universo temprano
hasta la época actual.
Aunque el desarrollo exacto de la evolución de estas
14 estructuras es diferente, todas compartieron el mismo destino:
Aproximadamente entre 500 y 1.000 millones de años después, se fusionan para
formar una única galaxia que, cuando el universo tiene la mitad de su edad
actual, tiene masas comparables a la de nuestra Vía Láctea.
"Dadas las predicciones de las simulaciones,
resulta tentador especular que el sistema CGG-z5 también seguirá una
trayectoria evolutiva similar, y que hemos captado el proceso de ensamblaje de
pequeñas galaxias en una única galaxia masiva", afirma Shuowen Jin.
"Curiosamente, el número de estos primeros
grupos como CGG-z5 en un determinado volumen de espacio es similar al número de
galaxias masivas en épocas cósmicas posteriores", afirma Georgios Magdis,
profesor asociado de DAWN y participante en el estudio. "Esto hace que los
grupos en fusión resulten atractivos como principales progenitores de galaxias
masivas en épocas posteriores".
El estudio se publica en la revista Astronomy &
Astrophysics.
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