¿Galaxias demasiado grandes en el universo joven?

[AlbertR]

Un grupo de astrónomos han usado la primera cobertura observacional del JWST en el rango de longitud de onda de 1 a 5 μm para identificar 6 candidatos a galaxias “anómalas” con desplazamientos al rojo

7.4  <  z  < 9.1
El instrumento NIRCam del Webb, que opera en la longitud de onda del infrarrojo cercano invisible a simple vista, observó las seis galaxias en una región poco conocida del cielo; dos de las galaxias habían sido detectadas previamente por el Telescopio Espacial Hubble, pero eran tan débiles en esas imágenes que pasaron desapercibidas.

Ese desplazamiento al rojo significa que vemos esas 6 galaxias tal como eran cuando el universo tenía tan solo entre ~535 y ~710 millones de años. Con esa edad del universo, se esperaba que todas las galaxias observadas fuesen pequeñas, pero resulta que estas 6 galaxias “candidatas a anómalas” parecen ser muy grandes y masivas, los autores del estudio creen que alguna de éstas tiene incluso 100 mil millones de estrellas, el mismo orden de magnitud que la Vía Láctea, y muchas de esas estrellas son rojas.

 

Los 6 candidatos a galaxias masivas, Crédito NASA

Decimos “candidatas” porque su descubrimiento aún debe ser confirmado por otras observaciones, en particular el estudio detallado de sus espectros, ya que los valores de “z” medidos hasta ahora que figuran más arriba, han sido estimados de forma preliminar mediante el método (aproximado) de la “Ruptura Lyman” y de la “Ruptura Balmer”

 

Las seis galaxias y su entorno en el cielo. Crédito: NASA / ESA / CSA

Los autores del estudio dicen que, el que haya galaxias tan masivas en épocas tan tempranas, contradice lo que se pensaba hasta ahora, que las galaxias crecen lentamente, por eso para esa época esperaban encontrar galaxias entre 10 veces y 100 veces menores que las galaxias modernas: para que una de estas jóvenes galaxias lograra el mismo crecimiento en solo 700 millones de años, tendría que haber crecido unas 20 veces más rápido que la Vía Láctea. ¿Había un “canal eficiente”, una “vía rápida” desconocida que producía en esa época algunas galaxias enormes muy rápidamente y de manera muy eficiente?

El artículo científico ha sido publicado en Nature y su pre-print de arxiv es A population of red candidate massive galaxies ~600 Myr after the Big Bang

Es lo que esperábamos del Telescopio Espacial Webb, que con su enorme potencia descubriese nuevos objetos con características fuera de los modelos actuales, y que la necesidad de su explicación hiciese avanzar los conocimientos astronómicos.

Seguiremos atentos, saludos.

[Julian Casal]

Garcias @AlbertR

[AlbertR]

Un nuevo estudio de estas 6 galaxias acaba de ser publicado en Nature Astronomy: Stress testing ΛCDM with high-redshift galaxy candidates en el que su autor Mike Boylan-Kolchin, profesor asociado de astronomía en la Universidad de Texas en Austin, profundiza en la extrañeza de que estas jóvenes galaxias puedan ser tan grandes, (se puede descargar el pdf gratis)

 

Estas seis galaxias candidatas a muy antiguas y masivas observadas por JWST parecen contradecir el pensamiento predominante en cosmología, ya que se estima que cada una de estas galaxias se ve tal como era entre 500 y 700 millones de años después del Big Bang, pero contienen más de 10 mil millones de veces la masa de nuestro sol. Una de las galaxias incluso parece ser más masiva que la Vía Láctea, a pesar de que nuestra propia galaxia tuvo miles de millones de años más para formarse y crecer.

 

Si las masas y la edad son correctas, entonces estamos en un territorio desconocido, dice Boylan-Kolchin: necesitaríamos algo nuevo sobre la formación de galaxias, o una modificación de la Cosmología. Una de las posibilidades más extremas es que el universo se estaba expandiendo más rápido poco después del Big Bang de lo que predecimos, lo que podría requerir nuevas fuerzas y/o nuevas partículas.

 

Para que las galaxias se formen tan rápido y de tal tamaño, también deberían convertir casi el 100% de su gas disponible en estrellas. Por lo general, vemos un máximo del 10% del gas convertido en estrellas, dice Boylan-Kolchin. Entonces, si bien la conversión del 100% de gas en estrellas está técnicamente justo en el límite de lo que es teóricamente posible, en realidad esto requeriría que algo fuera diferente de lo que esperamos.

 

Si se confirman las masas y el tiempo desde el Big Bang para estas galaxias, podrían ser necesarios cambios fundamentales en el modelo actual de la cosmología, lo que se llama el paradigma de energía oscura + materia oscura fría (ΛCDM), que ha guiado la cosmología desde finales de la década de 1990s. Si hay otras formas más rápidas de formar galaxias que las que permite ΛCDM, o si realmente había más materia disponible para formar estrellas y galaxias en el universo primitivo de lo que se creía anteriormente, en ambos casos, los astrónomos tendrían que cambiar su pensamiento predominante.

 

Los tiempos y masas de las seis galaxias son estimaciones iniciales y necesitarán una confirmación de seguimiento con espectroscopia. Tal análisis podría conducir a que que los agujeros negros supermasivos centrales, que podrían calentar el gas circundante, pueden estar haciendo que las galaxias se vean más brillantes, y que por eso parezcan más masivas de lo que realmente son. O tal vez el polvo en el camino de la luz que hace que el color de esas galaxias se vuelva más rojo, dando la ilusión de estar a más años luz de distancia y por lo tanto, más atrás en el tiempo de lo que realmente son.

 

El artículo periodístico de divulgación aparece en la web de la Universidad de Texas-Austin y es: James Webb Space Telescope Images Challenge Theories of How Universe Evolved

 

Seguiremos atentos, saludos.

 

Editado 14 de Abril del 2023 por AlbertR

[German_83]

Interesante AlbertR! Gracias por compartir! 

[Julian Casal]

Excelente @AlbertRcomo siempre. 

Cuando creímos que teníamos todas las respuestas, cambiaron todas las preguntas.