Ilustración de una galaxia joven. © James Josephides. UNIGE.
El telescopio James Webb, programado para su lanzamiento en 2021, tendrá la tarea de analizar en detalle las galaxias más lejanas del Universo, que tienen apenas 600 millones de años de antigüedad y están ubicadas a 13.200 millones de años luz.
Para preparar estos estudios futuros, investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en colaboración con un equipo internacional, han desarrollado un catálogo de observaciones que predicen que James Webb debería detectar 150 galaxias lejanas en solo una hora de exposición.
Esas galaxias serían mucho más jóvenes, calientes, consistentes en estrellas masivas y tendrían una radiación mucho más importante que la de la Vía Láctea, cuya antigüedad es aproximadamente de 13.500 millones de años.
Estos resultados, publicados en la Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugieren que esas 150 galaxias serían las responsables de uno de los mayores cambios en el estado general del Universo, que permitió el nacimiento de la Vía Láctea.
Primera gran fase
Poco después del Big Bang, el universo era mucho más caliente y más denso que el de hoy. Con el tiempo, se extendió, reduciendo gradualmente su densidad. Esto permitió la aparición de núcleos atómicos y electrones que podían combinarse y formar estructuras.
Esta fue la primera gran fase de transición del Universo, conocida como recombinación. Pero en ese momento, el hidrógeno era neutro, mientras que hoy está ionizado. ¿Qué causó esta segunda fase de transición del Universo?
Esta segunda fase, conocida como reionización, terminó con la edad oscura, previa a la aparición de las estrellas, y marcó el último gran cambio del universo hace 13 mil millones de años, pero aún no se sabe por qué y cómo sucedió.
"Resolver este misterio es una de las misiones del Telescopio Espacial James Webb, cuyo lanzamiento está programado para 2021", señala Stéphane De Barros, investigador en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio, en un comunicado.
Con su espejo de 6,5 metros, Webb debería permitir observaciones detalladas de las galaxias más distantes detectadas hasta ahora por la humanidad.
Para preparar estos estudios futuros, investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), en colaboración con un equipo internacional, han desarrollado un catálogo de observaciones que predicen que James Webb debería detectar 150 galaxias lejanas en solo una hora de exposición.
Esas galaxias serían mucho más jóvenes, calientes, consistentes en estrellas masivas y tendrían una radiación mucho más importante que la de la Vía Láctea, cuya antigüedad es aproximadamente de 13.500 millones de años.
Estos resultados, publicados en la Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugieren que esas 150 galaxias serían las responsables de uno de los mayores cambios en el estado general del Universo, que permitió el nacimiento de la Vía Láctea.
Primera gran fase
Poco después del Big Bang, el universo era mucho más caliente y más denso que el de hoy. Con el tiempo, se extendió, reduciendo gradualmente su densidad. Esto permitió la aparición de núcleos atómicos y electrones que podían combinarse y formar estructuras.
Esta fue la primera gran fase de transición del Universo, conocida como recombinación. Pero en ese momento, el hidrógeno era neutro, mientras que hoy está ionizado. ¿Qué causó esta segunda fase de transición del Universo?
Esta segunda fase, conocida como reionización, terminó con la edad oscura, previa a la aparición de las estrellas, y marcó el último gran cambio del universo hace 13 mil millones de años, pero aún no se sabe por qué y cómo sucedió.
"Resolver este misterio es una de las misiones del Telescopio Espacial James Webb, cuyo lanzamiento está programado para 2021", señala Stéphane De Barros, investigador en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y primer autor del estudio, en un comunicado.
Con su espejo de 6,5 metros, Webb debería permitir observaciones detalladas de las galaxias más distantes detectadas hasta ahora por la humanidad.
Mayor radiación
Una hipótesis previa señala que las galaxias distantes son muy diferentes de la Vía Láctea, y que estarían caracterizadas por una radiación mucho más fuerte que podría haber causado esta transición de fase.
"Con el fin de permitir un uso adecuado del telescopio James Webb, quisimos escarbar el terreno comprobando algunos elementos que podrían apoyar esta hipótesis", explica De Barros.
Y añade: “Para conseguirlo, utilizamos el pequeño telescopio Spitzer, y cruzamos nuestras observaciones con los resultados de la investigación realizada con Hubble."
Lanzado en 2003, Spitzer y su espejo de 85 cm de diámetro es el único telescopio espacial infrarrojo capaz de para caracterizar galaxias tan lejanas. "Hubble detecta estas galaxias distantes, luego Spitzer nos permite determinar sus parámetros”, precisa De Barros.
Al combinar las observaciones proporcionadas por Hubble y las realizadas por investigadores de UNIGE a través de Spitzer, los astrofísicos han predicho que James Webb debería ser capaz de detectar 150 galaxias en una hora de tiempo de exposición en un campo determinado, permitiéndole generar un mapa de las estructuras de las galaxias más antiguas del Universo.
Una detección cada vez más lejana
Los científicos nunca habían podido ver tan lejos y en un volumen tan grande. "Hemos observado que estas galaxias son muy diferentes de la Vía Láctea", dice Stéphane De Barros. Están dominadas por estrellas más masivas, más jóvenes y más cálidas con una radiación ionizante mucho más grande. ¡Esta radiación podría ser la fuente de la segunda fase de transición!", añade.
Hasta hoy, la investigación futura de James Webb se basaba en un catálogo de elementos teóricos basados en extrapolaciones de investigación realizadas a una distancia menor. "¡Ahora hemos desarrollado el primer catálogo basado en observaciones reales realizadas a la distancia correcta, y nuestro catálogo predice ocho veces más galaxias de lo esperado por el catálogo artificial!", concluye Pascal Oesch.
No es la primera vez que se especula con la fuente original de las galaxias. Tal como explicamos en otro artículo, en 2014 un estudio basado en simulaciones informáticas determinó también que las galaxias más pequeñas habrían jugado un papel fundamental en la reionización del cosmos, que es la causa de su constitución actual.
Una hipótesis previa señala que las galaxias distantes son muy diferentes de la Vía Láctea, y que estarían caracterizadas por una radiación mucho más fuerte que podría haber causado esta transición de fase.
"Con el fin de permitir un uso adecuado del telescopio James Webb, quisimos escarbar el terreno comprobando algunos elementos que podrían apoyar esta hipótesis", explica De Barros.
Y añade: “Para conseguirlo, utilizamos el pequeño telescopio Spitzer, y cruzamos nuestras observaciones con los resultados de la investigación realizada con Hubble."
Lanzado en 2003, Spitzer y su espejo de 85 cm de diámetro es el único telescopio espacial infrarrojo capaz de para caracterizar galaxias tan lejanas. "Hubble detecta estas galaxias distantes, luego Spitzer nos permite determinar sus parámetros”, precisa De Barros.
Al combinar las observaciones proporcionadas por Hubble y las realizadas por investigadores de UNIGE a través de Spitzer, los astrofísicos han predicho que James Webb debería ser capaz de detectar 150 galaxias en una hora de tiempo de exposición en un campo determinado, permitiéndole generar un mapa de las estructuras de las galaxias más antiguas del Universo.
Una detección cada vez más lejana
Los científicos nunca habían podido ver tan lejos y en un volumen tan grande. "Hemos observado que estas galaxias son muy diferentes de la Vía Láctea", dice Stéphane De Barros. Están dominadas por estrellas más masivas, más jóvenes y más cálidas con una radiación ionizante mucho más grande. ¡Esta radiación podría ser la fuente de la segunda fase de transición!", añade.
Hasta hoy, la investigación futura de James Webb se basaba en un catálogo de elementos teóricos basados en extrapolaciones de investigación realizadas a una distancia menor. "¡Ahora hemos desarrollado el primer catálogo basado en observaciones reales realizadas a la distancia correcta, y nuestro catálogo predice ocho veces más galaxias de lo esperado por el catálogo artificial!", concluye Pascal Oesch.
No es la primera vez que se especula con la fuente original de las galaxias. Tal como explicamos en otro artículo, en 2014 un estudio basado en simulaciones informáticas determinó también que las galaxias más pequeñas habrían jugado un papel fundamental en la reionización del cosmos, que es la causa de su constitución actual.
Referencia
The GREATS Hβ+[O III]Luminosity Function and Galaxy Properties at z∼8 : Walking the Way of JWST. S De Barros et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stz940. DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stz940
The GREATS Hβ+[O III]Luminosity Function and Galaxy Properties at z∼8 : Walking the Way of JWST. S De Barros et al. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stz940. DOI:https://doi.org/10.1093/mnras/stz940