Un equipo internacional dirigido por la Universidad de Ginebra (UNIGE) ha identificado tres galaxias supermasivas, casi tan masivas como la Vía Láctea, ya en los primeros mil millones de años después del Big Bang. Este sorprendente descubrimiento fue posible gracias al programa FRESCO del Telescopio Espacial James Webb, que utiliza el espectrógrafo NIRCam/grism para medir las distancias precisas y las masas estelares de las galaxias. Los resultados indican que la formación de estrellas en el universo temprano fue mucho más eficiente de lo que se pensaba anteriormente, desafiando los modelos de formación de galaxias existentes. El estudio fue publicado la naturaleza.
En el modelo teórico favorecido por los científicos, las galaxias se forman lentamente dentro de grandes halos de materia oscura. Los halos de materia oscura contienen gas (átomos y moléculas) en una estructura unida gravitacionalmente. Normalmente, como máximo ~20% de este gas se transforma en estrellas en las galaxias. Sin embargo, nuevos hallazgos de un equipo internacional dirigido por UNIGE con el Telescopio Espacial James Webb (JWST) de la NASA desafían esta opinión. Revelan que las galaxias masivas del Universo temprano pueden ser mucho más eficientes en la formación de estrellas que sus contrapartes posteriores, que crecen mucho más rápido de lo que se pensaba anteriormente.
Descubrimiento del “Monstruo Rojo”.
Las capacidades incomparables del JWST han permitido a los astrónomos estudiar sistemáticamente galaxias en el universo temprano y muy distante, proporcionando información sobre galaxias masivas y oscurecidas por el polvo. Al analizar las galaxias en el estudio FRESCO, los científicos descubrieron que la mayoría de las fuentes se ajustan a los modelos existentes. Sin embargo, también encontraron tres galaxias sorprendentemente masivas, con masas estelares comparables a la Vía Láctea actual. Están formando estrellas con casi el doble de eficiencia que sus contrapartes de menor masa y las galaxias de épocas posteriores. Debido a su alto contenido de polvo, que les da una apariencia roja distintiva en las imágenes del JWST, tres de ellos han sido denominados “monstruos rojos”.
“Nuestros hallazgos están cambiando nuestra comprensión de la formación de galaxias en el universo temprano”, afirmó el Dr. Menguang Xiao, autor principal del nuevo estudio e investigador postdoctoral en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE. “Las características masivas de estos ‘monstruos rojos’ rara vez se determinaron antes del JWST, ya que son visualmente invisibles debido a la atenuación del polvo”, dijo el Dr. David Elbaz, director de investigación del CEA Paris-Saclay.
Un hito en la observación de galaxias
El equipo internacional desarrolló un nuevo programa con JWST para analizar sistemáticamente una muestra completa de galaxias con líneas de emisión durante los primeros mil millones de años de la historia cósmica. Este método permitió al equipo obtener estimaciones de distancia precisas y mediciones confiables de la masa estelar para toda la muestra de galaxias.
“Nuestros hallazgos resaltan el extraordinario poder de la espectroscopia NIRCam/Grissom”, explica Pascal Osch, profesor asociado de Astronomía en la Facultad de Ciencias de UNIGE, investigador principal del programa de observación. “El instrumento a bordo del telescopio espacial nos permite detectar el crecimiento. de galaxias a lo largo del tiempo y estudiar y obtener una imagen más clara de cómo se acumula la masa estelar durante la historia cósmica.
“Muchas galaxias muy masivas” en el universo primitivo
Aunque estos resultados no contradicen el modelo cosmológico estándar, plantean nuevas preguntas para la teoría de la formación de galaxias, particularmente el problema de “demasiadas y demasiado masivas” galaxias en el universo temprano. Es posible que los modelos actuales deban considerar procesos únicos que permitan a algunas galaxias masivas tempranas lograr una formación estelar tan eficiente y, por lo tanto, formarse muy rápidamente en el Universo temprano. Las observaciones futuras con JWST y el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) proporcionarán más información sobre estos “monstruos rojos” supermasivos y revelarán muestras más grandes de dichas fuentes.
“Estos resultados indican que las galaxias del universo primitivo pueden formar estrellas con una eficiencia inesperada”, concluyó el Dr. Mengyuan Xiao. ”A medida que estudiemos estas galaxias con mayor profundidad, proporcionarán nuevos conocimientos sobre las condiciones que dieron forma a las primeras épocas del universo. ‘Red Monster’ es sólo el comienzo de una nueva era en la exploración de nuestro universo primitivo”.