Los astrónomos han captado la imagen más detallada hasta la fecha de galaxias lejanas en la cúspide de su juventud, una época de actividad en la que las galaxias adolescentes producían nuevas estrellas con fervor.
Las observaciones se centraron en 18 galaxias ubicadas a 12.500 millones de años luz de distancia. Se obtuvieron imágenes en un rango de longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta la radio, durante los últimos ocho años con tres telescopios: el Telescopio Espacial Hubble de la NASA; el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA; y ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en Chile, del cual es socio el Observatorio Nacional de Radioastronomía de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. También se utilizaron datos de otros telescopios terrestres para realizar mediciones, como la masa total de las estrellas en las galaxias.
«Con esta muestra, estamos en una posición privilegiada para estudiar la evolución de las galaxias durante una época clave del universo, difícil de visualizar hasta ahora», afirma Andreas Faisst, científico del IPAC, centro de ciencia y datos astronómicos de Caltech. «Gracias a estos excepcionales telescopios, hemos resuelto espacialmente estas galaxias y podemos observar las etapas de formación estelar en curso, así como sus propiedades químicas, cuando nuestro universo tenía menos de mil millones de años».
Faisst, quien dirigió las observaciones, realizadas como parte del sondeo ALPINE-CRISTAL-JWST, presentó los resultados en la 247.ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana el 6 de enero de 2026 en Phoenix. Los resultados se publicaron en la serie de suplementos de The Astrophysical Journal. El programa de sondeo está compuesto por un equipo internacional de más de 50 científicos de más de 15 instituciones.
Galaxias madurando más rápido de lo esperado
Un hallazgo clave del sondeo es que las galaxias están madurando más rápido de lo que se creía en varios aspectos. En primer lugar, las galaxias están más enriquecidas químicamente de lo esperado, lo que significa que han producido más elementos pesados, en particular carbono y oxígeno, de lo que se creía posible durante esta temprana edad del cosmos.
A medida que las galaxias evolucionan, las bolsas de gas en su interior se condensan y se encienden formando estrellas. Las nuevas estrellas producen elementos pesados como el carbono, que se convierten en los componentes básicos de la siguiente generación de estrellas. En última instancia, estos elementos pesados (denominados metales en astronomía) son necesarios para la formación de sistemas planetarios, e incluso de seres humanos, en el caso de nuestro propio sistema solar.
«¿Cómo se forman los metales en menos de mil millones de años? Fue una sorpresa ver galaxias con una madurez química tan alta», afirma Faisst. «Es como ver a niños de dos años actuar como adolescentes».
Y estos jóvenes tienen hambre. Los datos también muestran que los agujeros negros supermasivos dentro de casi la mitad de estas galaxias están acrecentando material activamente, o «alimentándose», lo que implica que están creciendo rápidamente.
De forma similar, resultados previos de un estudio original, ALPINE, revelaron que muchas de estas galaxias jóvenes presentan discos giratorios, una señal de que sus estructuras físicas (similares en apariencia a nuestra Vía Láctea espiral) se desarrollaron antes de lo previsto. (El estudio original contenía 118 galaxias, de las cuales las 18 del nuevo estudio son un subconjunto).
«Ahora, con este nuevo estudio, podemos demostrar que algunas de estas galaxias evolucionaron tanto estructural como químicamente», afirma Faisst.
Nuevos conocimientos sobre los entornos galácticos
Además de las propias galaxias, el nuevo estudio descubrió que su gas circundante —el llamado medio circungaláctico— también estaba enriquecido químicamente. «Las galaxias muestran gradientes muy planos en su abundancia de metales, que se extienden hasta más de 30.000 años luz», señala el coautor Wuji Wang, investigador postdoctoral en IPAC que trabaja con Faisst.
El sondeo ALPINE-CRISTAL-JWST es el primero en resolver espacialmente galaxias a una distancia de hasta 12.500 millones de años luz y en obtener imágenes de ellas en múltiples longitudes de onda. Las imágenes con resolución espacial permiten a los astrónomos identificar regiones de gas, polvo y metales dentro de las galaxias y comenzar a deducir con exactitud cómo se formaban las estrellas y cómo las galaxias se enriquecían químicamente para eventualmente asemejarse a nuestra Vía Láctea, con sistemas planetarios como el nuestro.
La cobertura multilongitud de onda es importante porque cada componente de una galaxia (estrellas, gas, polvo) emite luz en diferentes longitudes de onda, y observar todos estos componentes simultáneamente permite a los investigadores comprender la galaxia en su conjunto.
Futuras investigaciones y detalles del estudio
En el futuro, el equipo planea estudiar con más detalle el crecimiento y el enriquecimiento de metales de estas galaxias mediante simulaciones cosmológicas, incluyendo las creadas por Phil Hopkins, profesor Ira S. Bowen de Astrofísica Teórica de Caltech. «La combinación de observaciones y simulaciones proporciona una potente sinergia para comprender los detalles de la formación estelar y los mecanismos de producción de polvo y metales», afirma Faisst. «El conocimiento de estos factores nos ayudará, en última instancia, a comprender la formación de las primeras estrellas y planetas, y cómo se formó nuestra propia Vía Láctea».
El estudio se titula «El sondeo ALPINE-CRISTAL-JWST: Observaciones ópticas JWST/IFU de 18 galaxias de la secuencia principal en z=4-6». Otros autores de Caltech son el investigador postdoctoral Yu-Heng Lin, el astrónomo del Observatorio Óptico de Caltech Lin Yan (doctorado en 1996) y el estudiante de posgrado Lunjun (Simon) Liu (maestría en 1925). Un artículo complementario, dirigido por Seiji Fujimoto de la Universidad de Toronto, fue enviado a The Astrophysical Journal y actualmente está disponible en el servidor de preimpresiones de arXiv.
Con información de arXiv y The Astrophysical Journal Supplement Series (2026).
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