Usando el Telescopio Espacial James Webb para mirar hacia atrás en el tiempo en el universo primitivo, los astrónomos descubrieron una sorpresa: un grupo de galaxias que se fusionan alrededor de un cuásar rojo raro dentro de un agujero negro masivo. Los hallazgos de la Universidad Johns Hopkins y un equipo internacional ofrecen una oportunidad sin precedentes para observar cómo hace miles de millones de años las galaxias se fusionaron en el universo moderno.
“Creemos que algo dramático está por suceder en estos sistemas”, dijo el coautor Andrey Vayner, becario postdoctoral de Johns Hopkins que estudia la evolución de las galaxias. “La galaxia se encuentra en este momento perfecto de su vida, a punto de transformarse y verse completamente diferente en unos pocos miles de millones de años”.
El trabajo está en prensa en Astrophysical Journal Letters y está disponible hoy en el repositorio de artículos arXiv.
El Telescopio Espacial James Webb, lanzado en diciembre pasado por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense, es el telescopio más grande y poderoso jamás enviado al espacio. Sus observaciones generales iniciales se revelaron en julio, pero esta imagen de cuásar es uno de los 13 proyectos de “vista temprana” seleccionados a través de una competencia global altamente competitiva para decidir hacia dónde apunta el telescopio durante sus primeros meses de operación.
En Baltimore, el equipo de Johns Hopkins escuchó que su objetivo elegido se observaría a los pocos días de la presentación por parte del presidente Biden de las imágenes debut de Webb el 11 de julio, por lo que se mantuvieron cerca de sus computadoras. Ese sábado de verano siguiente, Vayner y el estudiante de posgrado Yuzo Ishikawa estaban actualizando repetidamente la base de datos de Webb cuando de repente llegaron los datos, lo que llevó a un equipo multinacional reunido apresuradamente el domingo para tratar de dar sentido a las imágenes en bruto asombrosamente detalladas.
Aunque las observaciones anteriores de esta área por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y el instrumento Espectrómetro de Campo Integral de Infrarrojo Cercano en el telescopio Gemini-North identificaron el quásar e insinuaron la posibilidad de una galaxia en transición, nadie sospechó que con las imágenes nítidas de Webb. verían múltiples galaxias, al menos tres, girando alrededor de la región.
“Con imágenes anteriores, pensamos que vimos indicios de que la galaxia posiblemente estaba interactuando con otras galaxias en el camino hacia la fusión porque sus formas se distorsionan en el proceso y pensamos que tal vez lo vimos”, dijo la co-investigadora principal Nadia L. Zakamska, un astrofísico de Johns Hopkins que ayudó a concebir el proyecto en 2017 con la entonces posdoctorado de Johns Hopkins Dominika Wylezalek, quien ahora es la líder del grupo en la Universidad de Heidelberg.
“Pero después de que obtuvimos los datos de Webb, dije: ‘¡No tengo idea de lo que estamos viendo aquí, qué es todo esto!’ Pasamos varias semanas mirando y mirando estas imágenes”.
El Webb reveló al menos tres galaxias moviéndose increíblemente rápido, lo que sugiere que hay una gran cantidad de masa presente. El equipo cree que esta podría ser una de las áreas más densas conocidas de formación de galaxias en el universo primitivo.
Debido a que la luz tarda en viajar hasta nosotros, cuando miramos objetos como este en regiones muy distantes del universo, estamos viendo luz que se emitió hace unos 11.500 millones de años, o desde las primeras etapas de la evolución del universo. Los enjambres masivos de galaxias como este probablemente eran comunes entonces, dijo Zakamska.
“Es súper emocionante ser una de las primeras personas en ver este objeto realmente genial”, dijo Ishikawa, quien contribuyó a la interpretación del enjambre de galaxias.
Incluso Vayner, que soñaba con usar los datos de Webb desde que escuchó por primera vez sobre el telescopio cuando era estudiante hace más de una década, y pensó que sabía qué esperar, se sorprendió al ver que su lugar en el universo estudiado durante mucho tiempo se reveló con tal claridad.
“Realmente transformará nuestra comprensión de este objeto”, dijo Vayner, quien jugó un papel decisivo en la adaptación de los datos sin procesar de Webb para el análisis científico.
El quásar cegadoramente brillante, alimentado por lo que Zakamska llama un agujero negro “monstruoso” en el centro del remolino galáctico, es un raro quásar “extremadamente rojo”, de unos 11.500 millones de años y uno de los más poderosos jamás vistos desde tal distancia. Es esencialmente un agujero negro en formación, dijo Vayner, comiendo el gas a su alrededor y creciendo en masa. Las nubes de polvo y gas entre la Tierra y el gas brillante cerca del agujero negro hacen que el cuásar parezca rojo.
El equipo ya está trabajando en observaciones de seguimiento en este inesperado cúmulo de galaxias, con la esperanza de comprender mejor cómo se forman los densos y caóticos cúmulos de galaxias y cómo se ve afectado por un agujero negro supermasivo en su corazón.
“Lo que ves aquí es solo un pequeño subconjunto de lo que hay en el conjunto de datos”, dijo Zakamska. “Están sucediendo demasiadas cosas aquí, así que primero destacamos lo que realmente es la mayor sorpresa. Cada gota aquí es una galaxia bebé que se fusiona con esta galaxia mamá y los colores tienen diferentes velocidades y todo se mueve de una manera extremadamente complicada. Nosotros ahora puede comenzar a desenredar los movimientos”.
Con información de Astrophysical Journal letters
