ALMA detecta oxígeno en la galaxia más lejana

Dos equipos internacionales de astrónomos han identificado oxígeno en la galaxia más distante conocida hasta ahora, JADES-GS-z14-0, gracias a observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). El resultado, presentado en dos estudios independientes, está obligando a reconsiderar los modelos actuales sobre cuándo y cuán rápido se formaron las primeras galaxias del universo.

JADES-GS-z14-0, descubierta en 2024, ostenta el récord de distancia confirmada: su luz ha viajado 13.400 millones de años antes de llegar a la Tierra. Esto implica que la observamos tal como era cuando el universo tenía menos de 300 millones de años, apenas alrededor del 2 % de su edad actual. La detección de oxígeno en esta galaxia primitiva indica que su evolución química está mucho más avanzada de lo que se esperaba para una época tan temprana.

“Es comparable a encontrar un adolescente en un entorno donde solo esperaríamos recién nacidos”, explica Sander Schouws, doctorando del Observatorio de Leiden y autor principal de uno de los trabajos. “Nuestros resultados muestran que esta galaxia se formó y evolucionó con una rapidez sorprendente, lo que refuerza la creciente evidencia de que la formación galáctica en el universo temprano fue mucho más acelerada de lo que predicen los modelos estándar”.

En general, las galaxias jóvenes están dominadas por estrellas formadas casi exclusivamente a partir de hidrógeno y helio, los elementos más ligeros producidos tras el Big Bang. Los elementos más pesados, como el oxígeno, se generan posteriormente en el interior de las estrellas y se dispersan en el medio interestelar cuando estas mueren. Por ello, se asumía que el universo, con apenas 300 millones de años, aún no había tenido tiempo suficiente para enriquecer químicamente sus galaxias. Sin embargo, los datos de ALMA revelan que JADES-GS-z14-0 contiene alrededor de diez veces más elementos pesados de lo previsto.

“Estos resultados fueron completamente inesperados y abren una nueva ventana para comprender las primeras etapas de la evolución galáctica”, señala Stefano Carniani, de la Scuola Normale Superiore de Pisa y autor principal del segundo estudio. “El hecho de que una galaxia ya muestre un alto grado de madurez en el universo primitivo plantea interrogantes fundamentales sobre cuándo y cómo se ensamblaron las primeras galaxias”.

La detección del oxígeno ha permitido además medir la distancia a JADES-GS-z14-0 con una precisión excepcional. “Las observaciones con ALMA proporcionan una estimación de la distancia con una incertidumbre de apenas 0,005 %”, explica Eleonora Parlanti, doctoranda en la Scuola Normale Superiore de Pisa. “Es una precisión comparable a medir una distancia de un kilómetro con un error de solo cinco centímetros, lo que resulta clave para caracterizar con mayor exactitud las propiedades físicas de galaxias extremadamente lejanas”.

Aunque la galaxia fue identificada inicialmente gracias al Telescopio Espacial James Webb (JWST), fue necesaria la intervención de ALMA para confirmar de manera inequívoca su distancia y su naturaleza extrema. “Este descubrimiento pone de relieve la extraordinaria complementariedad entre ALMA y JWST para estudiar la formación y evolución de las primeras galaxias”, destaca Rychard Bouwens, profesor asociado del Observatorio de Leiden.

Por su parte, Gergö Popping, astrónomo del ESO en el Centro Regional Europeo de ALMA y no implicado directamente en los estudios, subraya: “La detección clara de oxígeno en una galaxia tan distante es realmente sorprendente. Sugiere que las galaxias pudieron formarse y evolucionar mucho más rápido tras el Big Bang de lo que pensábamos, y demuestra el papel fundamental de ALMA para reconstruir las condiciones físicas del universo primitivo”.

Con información de ESO