Descubren unas galaxias diminutas que despejaron la niebla del universo primitivo

Los diamantes blancos muestran la ubicación de 20 de las 83 galaxias jóvenes, de baja masa y con brotes de formación estelar, halladas en imágenes infrarrojas del cúmulo de galaxias gigante Abell 2744. Esta composición incorpora imágenes tomadas a través de tres filtros NIRCam (F200W en azul, F410M en verde y F444W en rojo). El filtro F410M es altamente sensible a la luz emitida por el oxígeno doblemente ionizado (átomos de oxígeno que han sido despojados de dos electrones) en un momento en que la reionización estaba en pleno desarrollo. Emitido como luz verde, el resplandor se estiró hacia el infrarrojo a medida que atravesaba el universo en expansión durante miles de millones de años. La masa del cúmulo actúa como una lupa natural, permitiendo a los astrónomos ver estas diminutas galaxias como eran cuando el universo tenía aproximadamente 800 millones de años. NASA/ESA/CSA/Bezanson et al. 2024 y Wold et al. 2025

Foto: NASA/ESA/CSA/Bezanson et al. 2024 y Wold et al. 2025

Los astrónomos han identificado docenas de pequeñas galaxias que desempeñaron un papel protagónico en una cambio que transformó el universo primitivo en el que conocemos hoy.

Para entender esto, hay que regresarnos miles de millones de años luz atrás. Durante los primeros mil millones de años después del Big Bang, el universo estaba envuelto en una especie de “niebla” de gas hidrógeno neutro que bloqueaba gran parte de la luz, explica la NASA, la agencia espacial de EE. UU. Con el tiempo, ese gas fue transformándose en hidrógeno ionizado, es decir, átomos a los que se les arrancaron los electrones. Ese cambio se conoce como reionización, y marcó una transición muy importante: el universo pasó de estar oscuro a ser transparente a la luz, permitiendo que los objetos cósmicos fueran visibles a través del espacio.

Durante mucho tiempo, los astrónomos se han preguntado qué causó esa transformación. ¿Fueron las grandes galaxias, las pequeñas, o los agujeros negros supermasivos que emiten enormes cantidades de energía en el centro de galaxias activas? Uno de los objetivos del telescopio espacial James Webb es justamente resolver esa pregunta. Y ya podría haberlo hecho. Un equipo de científicos, liderado por Isak Wold, identificó docenas de pequeñas galaxias que jugaron un papel clave en esa transformación. Aunque son diminutas, su capacidad para producir luz ultravioleta es sorprendente: generan mucho más de lo que se esperaría por su tamaño. Esta luz ultravioleta es crucial, ya que es lo que permitió ionizar el hidrógeno del universo primitivo, disipando la niebla cósmica y haciendo posible que la luz viajara libremente.

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Para hacerse una idea, sin reionización el universo tal como lo conocemos hoy no existiría: no podríamos ver más allá de nuestra propia galaxia, ni estudiar los orígenes del cosmos.

Los hallazgos del equipo de científicos fueron presentados durante la reunión número 246 de la Sociedad Astronómica Americana en Anchorage, Alaska, que se llevó a cabo esta semana. El equipo usó tanto imágenes previas de la cámara NIRCam como nuevas observaciones del espectrógrafo NIRSpec, ambos instrumentos a bordo del telescopio James Webb, lo que les permitió observar con gran detalle cómo eran estas galaxias hace más de 13.000 millones de años. Según Wold, el análisis realizado es diez veces más preciso que estudios anteriores. Esto no solo permite confirmar que estas galaxias existían en cantidades suficientes, sino también que tenían la potencia necesaria para impulsar esta etapa de renovación cósmica.

Los astrónomos identificaron 83 pequeñas galaxias muy jóvenes, que existieron cuando el universo tenía unos 800 millones de años. Aunque hoy representan solo el 1 % de las galaxias conocidas, estas diminutas galaxias eran comunes en el universo temprano y presentaban intensos brotes de formación estelar, capaces de producir grandes cantidades de luz ultravioleta ionizante, la cual puede transformar el hidrógeno neutro en hidrógeno ionizado. De las 83 galaxias detectadas, 20 fueron analizadas más a fondo. Una de las más llamativas, la galaxia 41028, tiene apenas 2 millones de masas solares, similar al tamaño de algunos cúmulos de estrellas de la Vía Láctea, pero emite luz suficiente como para contribuir a la reionización.

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Estas pequeñas galaxias que podrían haber transformado el universo temprano no fueron descubiertas por casualidad. El equipo liderado por Isak Wold, junto con los astrónomos Sangeeta Malhotra y James Rhoads, todos del Centro Goddard de la NASA, las encontró al analizar imágenes capturadas por el telescopio James Webb como parte del programa de observación UNCOVER (Ultradeep NIRSpec y NIRCam Observations before the Epoch of Reionization). Este ambicioso proyecto fue dirigido por Rachel Bezanson de la Universidad de Pittsburgh, y se centró en estudiar una región específica del cielo: el cúmulo de galaxias Abell 2744, conocido como el cúmulo de Pandora. Este cúmulo, ubicado a unos 4 mil millones de años luz de distancia en la constelación austral del Escultor, actúa como una lente gravitacional natural. Su enorme masa curva el espacio-tiempo a su alrededor, lo que permite ampliar y magnificar la luz de galaxias aún más lejanas que se encuentran detrás de él.

Este efecto de lente gravitacional, combinado con la potencia del telescopio Webb, permitió a los astrónomos observar con gran detalle galaxias muy débiles y remotas, que de otro modo serían invisibles. Fue así como lograron identificar estas diminutas pero energéticas galaxias que podrían haber jugado un papel crucial en la reionización del universo.

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