Galaxias formadas en los primeros tiempos
El telescopio espacial James Webb está registrando las primeras galaxias que se formaron tras el Big Bang.
|
Las primeras imágenes tomadas por el James Webb (JWST) que se publicaron el pasado verano incluían casos como los de las galaxias más lejanas jamás observadas. Esas observaciones proporcionaron indicios de galaxias con corrimientos al rojo de z=12 y más, lo que significaba que se habrían formado dentro de los 400 millones de años posteriores al Big Bang. Pero muchos científicos vieron esos hallazgos con escepticismo debido a que, entonces, los instrumentos del Webb no estaban del todo bien calibrados y a que esos resultados estaban basados solo en la fotometría, así que pusieron en duda esos hallazgos.
Ahora, se publica en el repositorio ArXiv unos preprints en los que se muestran galaxias observadas con el Webb que parecen estar a esas distancias tan extremas para las cuales no hay dudas de calibración. Estas galaxias con estos corrimientos al rojo se formaron dentro de los primeros 400 millones de años tras el Big Bang y las vemos tal y como era entonces. El estudio ha sido realizado por investigadores del Estudio Extragaláctico Profundo Avanzado (JADES) del JWST
El hallazgo no está del todo confirmado porque las distancias inferidas o, más en concreto, sus corrimientos al rojo, se han obtenido a partir del uso de unos pocos filtros, una especie de espectrometría de baja precisión, y no por espectrometría estricta. Todavía es posible que galaxias más cercanas se hagan pasar por galaxias muy distantes por diversas razones, sobre todo si no tenemos espectros precisos que distingan esos posibles casos.
Los astrónomos miden las distancias a los objetos cósmicos usando el corrimiento al rojo que se produce debido a la expansión del Universo y es una medida de la velocidad de recesión de las galaxias. A más corrimiento al rojo, es decir, si las líneas espectrales de ciertos elementos químicos aparecen más hacia el color rojo del espectro visible de lo normal que se ve en laboratorio, más lejana es la galaxia, mayor es su velocidad de recesión y más atrás en el tiempo vemos su imagen. Es decir, las vemos como eran hace miles de millones de años, por lo que son una ventana al pasado a través de la cual vemos las primeras etapas del Universo.
El corrimiento al rojo se simboliza por la letra z y se le asigna un valor mayor que 1 que no tiene dimensiones (no tiene unidades). Así, un z=0 significa que no tiene corrimiento al rojo y está en el universo local en donde estamos nosotros. Un z=1 significa que la luz fue emitida cuando el universo tenía la mitad de la edad que tiene ahora. O, dicho de otra forma, que la galaxia que tiene ese corrimiento y la nuestra se encontraban, en el momento en que fue emitida la luz, a la mitad de distancia de lo que están hoy en día. Y así sucesivamente.
Cómo se traduce z a distancia dependerá del modelo cosmológico que usemos y del valor de ciertos parámetros, como el parámetro de Hubble. Además, el Universo ha estado expandiéndose desde que esa luz se emitió, por lo que ese objeto estará ahora aún más lejos. Pero si uno no quiere pillarse los dedos no dice la distancia, sino simplemente da valor de z. En este estudios tenemos casos de z=12, lo que significa que son, efectivamente, muy antiguas.
En concreto se han confirmado los desplazamientos hacia el rojo de cuatro galaxias extremadamente distantes. Van desde alrededor de z=10,4 a z=13,2. Eso significa que se formaron entre 325 millones y 450 millones de años tras del Big Bang. El récord anterior para el corrimiento al rojo más alto confirmado fue de aproximadamente z=11. Las observaciones necesitaron de 28 horas durante tres días y cubrieron 250 galaxias débiles en total.
Las indicaciones preliminares de esas primeras observaciones habían sugerido que estas galaxias candidatas podrían ser más masivas y abundantes de lo que se pensaba anteriormente. Lo malo es que, sin la confirmación espectroscópica precisa de sus distancias para limitar sus brillos intrínsecos, las propiedades ahora inferidas siguen siendo indeterminadas.
A partir de los datos obtenidos ahora y del uso de modelos de población estelar, los investigadores implicados encontraron que las galaxias contienen típicamente cien millones de masas solares en estrellas en poblaciones estelares que tienen menos de cien millones de años. Las tasas de formación de estrellas y los tamaños compactos sugieren densidades superficiales de tasa de formación de estrellas elevadas, un indicador clave de sus vías de formación.
Las propiedades de estas galaxias distantes proporcionan las condiciones iniciales y permiten comprender la formación temprana de galaxias y la reionización cósmica que se dio cuando las primeras estrellas empezaron a emitir luz. En conjunto, estas mediciones muestran que las primeras galaxias que contribuyeron a la reionización cósmica se formaron rápidamente y con intensos campos de radiación interna.
Se espera confirmar aún mejor el corrimiento al rojo de estas galaxias distantes en el futuro cercano. Esto nos ayudará a comprender mejor los primeros días de formación de galaxias y cómo las galaxias más distantes difieren de las de nuestro vecindario cósmico en el universo local. Ya se planea otro conjunto de observaciones para 2023.
Copyleft: atribuir con enlace a https://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Preprint en ArXiv.
Foto: JWST/NASA/ESA.
21 Comentarios
RSS feed for comments on this post.
Lo sentimos, esta noticia está ya cerrada a comentarios.
martes 13 diciembre, 2022 @ 11:45 am
Para los que somos legos en astronomía, conviene aclarar que lo que indica un mayor corrimiento hacia el rojo es una mayor velocidad de alejamiento y que, junto a la expansión cada vez mayor del universo, deducimos esa temprana edad que nos asombra. ¿Cómo es posible que se formasen tan pronto, las galaxias o los agujeros negros, cuando para una simple estrella se necesitan tantos millones de años? Esto me hace sospechar de -al menos- los detalles del Big Bang.
martes 13 diciembre, 2022 @ 12:04 pm
Es que me pregunto si en aquella época -admitiendo el espacio-tiempo de Einstein-, al ser el universo de muchísimo menor volumen que más tarde, la energía para formar reacciones por unidad de espacio pudo ser inmensa. Quizá eso lo pudiera explicar.
miércoles 14 diciembre, 2022 @ 8:15 pm
La entrada ha sido modificada levemente para mejorar su entendimiento.
miércoles 14 diciembre, 2022 @ 8:16 pm
Estimado Tomás:
De momento, este resultado no contradice lo predicho por los modelos cosmológicos.
jueves 15 diciembre, 2022 @ 12:07 pm
Perdón, pero no sé a qué resultados te refieres.
jueves 15 diciembre, 2022 @ 6:59 pm
O sea que, el próximo, si lo hay, telescopio J.Web II ya llegaría a visualizar las galaxias de los primeros 5,10 ó 100 millones de años o menos ? Porque, en ese supuesto, podríamos acercarnos definitivamente, a los umbrales y despejar las incógnitas, al menos algunas, de los primeros tiempos. Sin embargo, observando algunas fotos, la impresión es que el fondo sigue estando lleno de manchas rojas más o menos oscuras , como si no viéramos el fondo del fondo, digamos…vamos, que si seguimos ahondando, tal vez traspasaremos los 13.400 millones sin encontrar el comienzo o el fondo de nada… ¿ se ve posible ?
domingo 18 diciembre, 2022 @ 10:38 am
Petrus: Ya hace muchos años leí y he de tener por ahí -aunque estoy echando de menos muchísimos libros- una obra titulada «Los tres primeros minutos del universo». Entre eso y las posteriores lecturas, pensé que tenía más o menos claro el tema de la Gran Explosión. Sin embargo ahora no estoy tan seguro. Pero bueno, lo que parece razonable es que nuestra capacidad tiene el límite temporal de cuando el universo se hizo transparente, momento del que estamos todavía muy lejos.
domingo 18 diciembre, 2022 @ 12:17 pm
tomás: Tampoco yo estoy ya tan seguro de que las actuales sólidas teorías sobre los orígenes del cosmos se vayan a sostener en pie después de estos datos del Web. Acabo de leer un libro de Smolin sobre los problemas de la Física actual ( del siglo XXI alardea el título) y resulta que en algunas partes ya está obsoleto, y los problemas van camino de ser distintos o son aún más intrincados. Y es que el ser humano se las ingenia para husmear en lo que no se ve, ni se oye ni, iba a escribir, existe. Cuando se llegue al universo oscuro, alguien inventará un método para husmearlo a fondo, asignarle los colores que se crean adecuados y publicarlo por todos los medios. Que lleguemos a verlo o no, es materia para otro día.
domingo 18 diciembre, 2022 @ 10:26 pm
Con telescopios solo podemos retroceder hasta el instante en que el Universo se hizo transparente, pero las ondas gravitacionales no tienen ese límite y hay proyecto de estudiar la explosión de Big Bang:
https://en.wikipedia.org/wiki/Big_Bang_Observer
Según el enfoque de Hawking el Big Bang es el instante cero a partir del que el tiempo comienza a rodar. ¿Qué ocurrió antes?: según Hawking, nada, o «nada relevante».
lunes 19 diciembre, 2022 @ 2:46 pm
Tengo entendido, (no se si correctamente) que, por los datos analizados, obtenidos por el J.Web que, las galaxias mas lejos registradas por este, parecen mas antiguas (parecidas demasiado con las actuales) que por lo que de acuerdo con las teorías deberían ser.
Tal vez digo una tontería, mas, podría ser que, las galaxias registradas por este, estén a una distancia radial más próxima de nosotros, solo que su luz tenga tal corrimiento (registrado) al rojo por haber recorrido una trayectoria bastante sinuosa (no recta y radial), al desviarse múltiples veces, por fatalmente tener que pasar cerca de multitud de galaxias antes de llegar.
Si así es, estas galaxias, las estamos ubicando en una posición ficticia, Al colocarlas en el final de la recta (radial con que incide su luz en el instrumento) Muy bien puede suceder que, su posición real esté lejos desplazada para algún lado, o inclusive atrás de telescopio. Lo que permite que, su apariencia (edad real sea bastante más vieja)
Como lo que cuenta para llegar a tal corrimiento al rojo, es la cantidad de espacio recorrido (descontando su propia velocidad de recesión, -creo que despreciable esta última) Esto hace que pensemos que su posición ficticia no concuerde con el aspecto joven que deberían tener en esa posición.
lunes 19 diciembre, 2022 @ 7:50 pm
En la dirección que da Miguel, conviene mirar -es el que yo he leído- en el «Véase también», «Onda gravitacional». Da cierta esperanza de conocer algo de ese inicio. Lo que no me convence es ese «nada relevante». O es nada o es algo; y si el algo, resulta de importancia fundamental.
martes 20 diciembre, 2022 @ 2:28 am
Querido Tomás, «Nada relevante» si consideramos que la materia está hipercomprimida dentro del «punto gordo» que está ahí, como una cosa tonta y desde siempre, hasta que tampoco sabemos qué (¿una fluctuación cuántica?, ¿el choque contra otro Universo paralelo?), lo desestabiliza y provoca el Big Bang.
Tampoco sabemos en qué estado se encuentra la materia dentro del punto gordo (ni dentro de un agujero negro), así que puede resultarte todo lo inconvincente que quieras, pienso.
Abrazos cósmicos.
martes 20 diciembre, 2022 @ 12:52 pm
Triste y decepcionante: nos está cerrado el pasado; ni siquiera para alguna conjetura con algún apoyo científico.
martes 20 diciembre, 2022 @ 1:20 pm
La idea de Eduardo sobre las curvaturas, puede ser interesante. Suponiendo una trayectoria en semicircunferencia ( trayectoria curvada), la razón entre ella y la recta, el diámetro, es pi medios, 1.57 de factor red shift final incrementado, supongo… También me pregunto: si se produjeron ondas gravitacionales en el big bang, y si lo y las hubo, ¿ deberían estar resonando todavía…?, como hacen la radiación de fondo y otras bellezas del desfile. Si el universo tuviera un fondo físico, una membrana envolvente, real o virtual ( yo creo que todo es puramente virtual, pero no a nuestro modo electrónico ), deberían rebotar en él, pero si no lo tiene o se aleja a la misma velocidad que la de propagación… tendremos otro punto ciego del posible nuevo paisaje.
sábado 24 diciembre, 2022 @ 9:51 am
Queridos amigos: Feliz Navidad.
sábado 24 diciembre, 2022 @ 11:17 am
A ver si el año que viene alguna idea genial da el Nobel a esta página. Mientras tanto, a esta pequeña comunidad de amigos amantes de la ciencia tan bien condimentada que Neo sirve, Felices Navidades.
sábado 24 diciembre, 2022 @ 11:52 am
Felicidades a todos los lectores de esta pagina,y deseos de que aumenten los comentarios y participantes.
sábado 31 diciembre, 2022 @ 6:32 pm
Antes de que se me olvide: Feliz fin de año, que lo paséis estupendo, que seáis dichosos. Un fuerte abrazo.
domingo 1 enero, 2023 @ 12:50 am
Una suerte poder compartir esta nueva entrada de año con vosotros, queridos amigos de Neofronteras.
domingo 1 enero, 2023 @ 2:24 pm
Ojalá este estado de espirito especial, más humano, que surge colectivamente em muchos de nosotros, em estos días especiales, se mantenga, por lo menos em todo el año que estamos comenzando.
Un fuerte abrazo a todos.
lunes 2 enero, 2023 @ 11:34 am
Eso es seguro, querido amigo. Espero que seamos más este año. Quiera volver a leer a nuestros añorados compañeros con sus preciados comentarios. Para todos un fuerte abrazo.