Menos de una semana después de que el Telescopio Espacial James Webb estuviera listo para la ciencia, los primeros informes de descubrimientos de galaxias a distancias récord y, en consecuencia, en tiempos récord aparecieron en preimpresiones. Aún más notable, estas galaxias parecen ser tan masivas que desafían nuestra comprensión de cómo se forma la estructura en el universo.
Ahora, los dos primeros de estos informes se han sometido a la revisión por pares obligatoria y han sido aceptados para su publicación en la revista científica The Astrophysical Journal Letters, lo que corrobora la solidez del resultado. Sin embargo, los astrónomos todavía están esperando la evidencia concluyente: la espectroscopia.
Solo cinco días después de que el Telescopio Espacial James Webb comenzara sus observaciones científicas en julio, aparecieron los primeros informes de galaxias que batieron récords. Todavía no en revistas científicas, pero sí en el servidor de preprints arXiv.org donde los investigadores, deseosos de publicar sus resultados, suelen cargar sus manuscritos al mismo tiempo que los envían a las revistas.
Aunque los artículos aún no habían pasado por el proceso de revisión por pares, que es tan crucial para la ciencia, naturalmente atrajeron la atención de los medios.
Las observaciones desafían las teorías
La razón no era solo que el universo explorado ahora había crecido en tamaño. Lo que es más intrigante es que las galaxias aparentemente albergan muchas más estrellas de las que pensábamos que serían posibles. De hecho, se cuestionan los fundamentos de nuestra comprensión de cómo se acumulan estructuras masivas con el tiempo; el “modelo estándar cosmológico”.
“Desde un punto de vista teórico, las masas observadas son bastante desconcertantes”, explica Charlotte Mason, profesora asociada del Cosmic Dawn Center (DAWN) en Copenhague. “Esperaríamos que tuviéramos que buscar en un volumen de espacio mucho, mucho mayor antes de encontrar galaxias tan grandes. La galaxia promedio simplemente no debería haber tenido tiempo para acumular tanta masa en el corto tiempo entre el Big Bang y el momento en que los vemos”.
Mason es coautor de uno de los dos primeros artículos que ahora han sido aceptados para su publicación. Este trabajo, dirigido por Marco Castellano en INAF Osservatorio Astronomico di Roma, informa sobre la detección de varias galaxias distantes récord.
El informe apareció en preimpresión simultáneamente con otro artículo, dirigido por Rohan Naidu en el MIT, que analizó el mismo campo en el cielo y encontró varias de las mismas galaxias.
Un resultado bastante robusto
Como se detalla en un comunicado de prensa reciente del Cosmic Dawn Center, la técnica utilizada para determinar las distancias es un método rápido, pero algo poco confiable, que se sabe que a veces confunde las galaxias más cercanas (o incluso las estrellas locales) con las muy distantes. Para confirmar la distancia, se debe hacer un seguimiento de cada galaxia con la espectroscopia que requiere más tiempo, donde se mide la longitud de onda exacta de cada fotón.
A pesar de la falta de espectroscopia, las distancias de dos de las galaxias, denominadas GLASS-z10 y GLASS-z12, parecen bastante inequívocas. Y el hecho de que dos equipos diferentes, usando dos análisis diferentes de los mismos datos, encontraron la misma distancia es tranquilizador.
Además, el análisis realizado por el equipo de Naidu se usó exactamente de la misma manera para una galaxia un poco menos distante, también observada con James Webb, lo que recientemente fue confirmado espectroscópicamente por un tercer equipo, dirigido por Haley Williams en el Instituto de Astrofísica de Minnesota.
Gabriel Brammer, profesor asociado de DAWN, participó en los estudios del equipo de Naidu y del equipo de Williams. También es el desarrollador del software utilizado para analizar los datos. Como es común en astronomía, el software de Brammer está disponible públicamente y es una herramienta popular entre otros astrónomos.
“Hemos usado el mismo software y análisis para otra galaxia que está casi tan distante como GLASS-z10. Me alegró mucho ver que nuestro resultado se confirmó espectroscópicamente. Esto demuestra la capacidad del análisis y nos da confianza de que el resultado inferido es bastante robusto”, dice Brammer.
Evolución temprana de galaxias
Aunque las grandes masas de las galaxias son difíciles de reconciliar con nuestra comprensión actual de la formación de estructuras, no significa necesariamente que tengamos que revisar el modelo estándar del universo. Varias explicaciones menos dramáticas, pero no obstante interesantes, también están en preparación:
“Sabemos muy poco sobre las condiciones físicas del universo primitivo”, dice Pascal Oesch, segundo autor del artículo de Naidu y profesor asociado en DAWN. “A lo largo de la mayor parte de la historia del universo, las galaxias son sorprendentemente ineficientes en la formación de estrellas. Quizás algún mecanismo aún desconocido permitió que las primeras galaxias formaran estrellas más rápido o que formaran estrellas más brillantes”.
Con la próxima espectroscopia, así como con las observaciones del futuro cercano que examinan volúmenes más grandes de espacio, pronto se revelará la verdadera naturaleza de estas y otras galaxias desconcertantes similares.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
