Un equipo científico internacional, liderado por un investigador del Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA, y en el que participa un académico de la Universidad de Atacama ha descubierto la galaxia espiral barrada más lejana conocida hasta la fecha. El descubrimiento, llevado a cabo utilizando datos del telescopio espacial James Webb, se ha publicado en la prestigiosa revista científica Nature.
La edad actual del Universo es de alrededor de 13.800 millones de años, y hasta ahora los científicos pensaban que la estructura de las galaxias espirales como nuestra galaxia, la Vía Láctea, no se consolidaba hasta que el Universo tenía la mitad de su edad actual. “En contra de lo esperado, este descubrimiento revela que ya existían galaxias similares a la Vía Láctea hace 11.700 millones de años, cuando el Universo tenía sólo un 15% de la edad actual”, afirma Luca Costantin, investigador postdoctoral del CSIC en el CAB de Madrid y autor principal del artículo.
Galaxia barrada
Estudiando la estructura de galaxias a diferentes distancias (es decir, a diferentes edades del Universo), los científicos tratan de reconstruir la historia de formación y evolución de la Vía Láctea. En el Universo cercano, la mayoría de las galaxias espirales masivas muestran una estructura alargada en forma de barra en sus regiones centrales, al igual que nuestra propia galaxia. Por el contrario, según las predicciones de los modelos teóricos, las condiciones físicas y dinámicas del Universo primitivo no favorecen la formación de barras en las galaxias más jóvenes y distantes. Las barras galácticas tienen un papel fundamental en la evolución de las galaxias, ya que favorecen la mezcla de elementos, lo cual es esencial para la formación de estrellas (como el Sol).
Desde el punto de vista observacional, hasta ahora el conocimiento sobre la morfología de galaxias lejanas se ha basado principalmente en estudios realizados con el telescopio espacial Hubble, los cuales revelaban estructuras muy irregulares, resultado de posibles fusiones entre galaxias. Sin embargo, las extraordinarias capacidades del telescopio espacial James Webb (JWST) están revolucionando la astrofísica, desvelando que el Universo lejano no es exactamente como los científicos esperaban.
“El nuevo telescopio espacial James Webb y la moderna tecnología de sus instrumentos son la única combinación capaz de observar con detalle las propiedades de las galaxias del Universo primitivo. Esto nos ha permitido descubrir que, al contrario de lo que se pensaba hasta ahora, galaxias similares a la Vía Láctea ya existían al principio del Universo” indica Lorenzo Morelli, investigador del Instituto de Astronomía y Ciencias Planetarias de la Universidad de Atacama.
Utilizando el JWST, el equipo ha descubierto una galaxia en el Universo joven que ya cuenta con una de las estructuras más características de la Vía Láctea, la conocida como barra galáctica. La galaxia espiral barrada (denominada ceers-2112) se encuentra a un desplazamiento al rojo de 3, es decir, cuando el Universo tenía sólo 2.100 millones de años, lo que desafía el conocimiento previo sobre formación de galaxias. Este descubrimiento junto con el análisis detallado se ha publicado en la revista Nature.
“Mediante el análisis de las poblaciones estelares, fue posible datar el inicio y la duración de la formación de la barra de ceers-2112. La edad obtenida para esta galaxia es de aproximadamente 600 millones de años, lo que implica que la barra debió formarse en menos de 400 millones de años. Estos nuevos descubrimientos, en cierto modo inesperados, sobre la formación y evolución de este tipo de objetos de alto corrimiento al rojo son extremadamente importantes para poner a prueba los modelos de formación del Universo”, añade Lorenzo Morelli, único autor con filiación chilena de la colaboración.
La barra de la galaxia ceers-2112 ha sido identificada gracias al análisis de imágenes tomadas con el instrumento NIRCam del JWST. Los datos científicos se tomaron durante las observaciones del proyecto CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science, liderado por Steven L. Finkelstein de la Universidad de Texas, USA) dentro del Extended Groth Strip, una región del cielo ubicada entre las constelaciones de la Osa Mayor y el Boyero. En el proyecto han participado 33 investigadores de 29 instituciones en 8 países. La barra ha sido detectada utilizando varios complejos métodos de análisis de estructuras, como el modelado de la luz de la galaxia a diferentes longitudes de onda o estudiando las variaciones espaciales de las componentes simétricas (el análisis de Fourier).
Estudiantes conocieron el Instituto de Astronomía UDA
Fue en el marco de una visita vocacional que un grupo de estudiantes del Colegio San Lorenzo de Copiapó que conocieron el Instituto de Astronomía y Ciencias Planetarias donde fueron recibidos por su director Dr. Lorenzo Morelli, quien explicó cuál es el trabajo que realiza el instituto y en particular el reciente descubrimiento en el que participó.
La estudiante de tercero medio del establecimiento, Xiulian Kong Luciano comentó “el profesor se aportó un 7, nos contó un poco desde otra perspectiva también y nos mostró su trabajo, a mí me pareció sorprendente que un estudio así de profesores que están en esta universidad, en la región de Atacama, hayan hecho un descubrimiento tan grande y tan valioso, la verdad es que yo no tenía idea.
En tanto la profesora de Física de la delegación, Camila Reyes Fritis, destacó la importancia de la vinculación con profesionales para los estudiantes, ya que les permite ampliar perspectivas y conocer el trabajo que se realiza en la región. La colaboración con la Universidad de Atacama ha permitido que los estudiantes conozcan las investigaciones relevantes que se llevan a cabo y consideren opciones laborales y de estudio en esa institución. La docente comentó además que los estudiantes muestran interés en ciencias, astronomía y astrofotografía, por lo que se busca brindarles información de primera mano sobre las carreras y la experiencia de ser científico o investigador.
Foto: Representación artística de la evolución temporal de la galaxia espiral barrada ceers-2112, observada en el Universo primitivo y nuestra Vía Láctea hoy. Ceers-2112 es una representación de nuestra galaxia si hubiéramos podido verla hace 11700 millones de años. Representación artstica de la Via Lattea (Nick Risinger) e imagen en colores de ceers-2112 obtenida con el JWST (L. Costantin and the ceers Team). Créditos: Lorenzo Morelli (INCT, Universidad de Atacama).
Artículo científico en Nature: «A Milky Way-like barred spiral galaxy at a redshift of 3»
Costantin et al. 2023, Nature, https://www.nature.com/articles/s41586-023-06636-x
