Un equipo internacional, liderado por investigadores del Centro de Astrobiología (CAB), ha identificado en el Universo primigenio galaxias obscurecidas que son inmensos viveros estelares, donde se están formando estrellas a una velocidad equivalente a miles de veces la de la Vía Láctea.
Cercano ya el primer año de las operaciones científicas del Telescopio Espacial James Webb (JWST), la calidad y el volumen de datos recibidos hasta la fecha han superado las expectativas puestas en este extraordinario observatorio. Un equipo de investigadores del CAB, integrados dentro del equipo europeo que desarrolló el instrumento de infrarrojo medio (MIRI), está usando parte del tiempo garantizado de observación asignado al equipo del instrumento para estudiar en detalle algunas galaxias jóvenes, cuando el Universo tenía sólo menos de un 10% de su edad actual.
La mayoría de las galaxias en el Universo joven forman estrellas de forma paulatina, equivalente a aproximadamente la masa de nuestro Sol en un año, y en regiones relativamente pequeñas, una centésima del diámetro del disco de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Sin embargo, hay una clase peculiar de galaxias que difieren radicalmente de la norma. Son galaxias que están formando sus estrellas a una velocidad más de mil veces superior al promedio y en regiones gigantescas, hasta 50 veces el tamaño habitual.
Estas galaxias tienen una peculiaridad adicional, contienen tal cantidad de polvo y gas molecular que la radiación emitida por las estrellas se ve casi totalmente obscurecida. Se denominan por tanto Galaxias Polvorientas Formadoras de Estrellas (del inglés Dusty Star-forming Galaxies, o DSFGs). El equipo liderado por los investigadores del CAB ha apuntado con el instrumento MIRI a dos de estas galaxias polvorientas que se encuentran en los confines del universo, a distancias de entre 12 y 13 mil millones de años luz, para poder estudiar por primera vez la estructura estelar de las mismas.
“La sensibilidad, resolución angular y la cobertura de JWST y MIRI en el rango espectral del infrarrojo medio, nos han permitido por primera vez penetrar las regiones polvorientas en estas galaxias, que estaban completamente bloqueadas para telescopios en el rango óptico como el Gran Telescopio Canarias (GTC), o el Telescopio Espacial Hubble (HST). Esto nos ha permitido descubrir su estructura estelar y empezar a entender los procesos físicos que producen estas galaxias, y su posterior evolución”, comenta Luis Colina, coordinador del grupo europeo de MIRI para el estudio de galaxias en el Universo primigenio.
“SPT0311-58 es un sistema de dos galaxias en interacción en el Universo joven, cuando éste sólo tenía 800 millones de años, un 6% de su edad actual. MIRI ha permitido adentrarnos en las zonas polvorientas de éste sistema de galaxias y estudiar su población estelar y el gas que las envuelve. SPT0311-58 es un sistema muy masivo, similar a la Vía Láctea, y sus estrellas están agrupadas en grandes cúmulos. Está formando estrellas a un ritmo vertiginoso equivalente a una masa cercana a 4000 soles por año (por comparación, nuestra Vía Láctea forma estrellas a un ritmo de un Sol por año). Nuestro estudio concluye que galaxias como SPT0311-58 son los progenitores de las galaxias masivas que se observan en épocas más tardías del Universo” comenta Javier Álvarez Márquez, miembro del equipo científico de MIRI.
“La segunda galaxia observada es GN20, a unos 12.200 millones de años luz. Hasta la llegada de JWST sólo sabíamos que, sorprendentemente, la distribución espacial del polvo y de las estrellas jóvenes en este objeto eran muy diferentes e irregulares. La imagen de MIRI, que traza una población de estrellas más envejecidas, ha revelado cómo la galaxia está formada por un disco con un tamaño hasta tres veces mayor a otras galaxias menos masivas que se encuentran a la misma distancia. Encontrar una galaxia con un disco tan masivo y bien formado en una época en la que el universo era tan joven es clave a la hora de entender cómo las galaxias han evolucionado desde el Big Bang hasta nuestros días” menciona Alejandro Crespo Gómez, contratado postdoctoral e investigador asociado al equipo científico de MIRI.
“El estudio de las galaxias polvorientas con MIRI y el resto de instrumentos de JWST no ha hecho sino comenzar. Los resultados del segundo año de observaciones con JWST se ha conocido recientemente y pronto se abrirá la llamada para nuevos proyectos para desarrollar durante el tercer año de operaciones científicas. Nuevos programas científicos continuarán los estudios iniciados para ahondar en la formación y evolución de estas galaxias, todavía tan desconocidas” concluye Luis Colina.
El equipo científico MIRI/CAB completo está constituido por los siguientes investigadores: Dra. Almudena Alonso Herrero, Dr. David Barrado Navascués, Dr. Javier Álvarez Márquez, Dra. Marianna Annunziatella, Dr. Alejandro Crespo Gömez, Dr. Luis Colina Robledo, Dr. Luca Costantin, Dr. Pablo Pérez Gonzalez
