La galaxia similar a la nuestra más lejana observada

Unos científicos han descubierto la galaxia espiral barrada más lejana conocida hasta la fecha.

El descubrimiento se ha hecho utilizando datos recolectados por el telescopio espacial James Webb.

La edad actual del universo es de alrededor de 13.800 millones de años, y hasta ahora se ha venido creyendo que la estructura de las galaxias espirales como nuestra galaxia, la Vía Láctea, no se consolidó hasta que el universo tuvo 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 solo un 15% de la edad actual”, afirma Luca Costantin, coautor del estudio e investigador postdoctoral en el Centro de Astrobiología (CAB), centro adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y al Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), en España todas estas entidades.

Estudiando la estructura de galaxias a diferentes distancias (es decir, a diferentes edades del universo, ya que vemos tantos años hacia atrás en el pasado a los objetos astronómicos como años-luz de distancia les separan de nosotros), los científicos tratan de reconstruir la historia de formación y evolución de la Vía Láctea. En nuestra región del universo, 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.

“Las galaxias no siempre han sido como las observamos a nuestro alrededor, ya que varían su masa y estructura a lo largo de su vida. Aunque las galaxias barradas similares a la Vía Láctea son comunes en nuestra región del universo, hasta ahora creíamos que deberían ser extremadamente raras cuando observamos atrás en el tiempo”, señala Pablo G. Pérez González, investigador del INTA en el CAB de Madrid y coautor del estudio.

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.

“Con el telescopio espacial James Webb tenemos por primera vez la tecnología y la instrumentación necesarias para estudiar en detalle la morfología de galaxias muy lejanas. Investigar de qué modo las galaxias adquieren la estructura que las caracteriza hoy es esencial para comprender los procesos de formación y evolución”, indica Cristina Cabello, investigadora postdoctoral del Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS) de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) en España.

Representación artística de la galaxia espiral barrada Ceers-2112, observada en el universo primitivo. La Tierra se refleja en una burbuja ilusoria que rodea la galaxia, recordando la conexión entre la Vía Láctea y Ceers-2112. (Imagen: Luca Costantin / CAB / CSIC / INTA)

Utilizando el JWST, el equipo liderado por el CAB 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) presenta un desplazamiento al rojo de 3, es decir que data de cuando el universo tenía solo 2.100 millones de años, lo que desafía el conocimiento previo sobre formación de galaxias.

“A Ceers-2112 se la considera una galaxia análoga a la Vía Láctea, ya que presenta una estructura espiral barrada y la misma masa que debía tener nuestra galaxia en ese instante del universo”, explica Luca Costantin. “Sorprendentemente, este hallazgo prueba que cuando el universo era aún muy joven la evolución de esta galaxia estaba dominada por los bariones (la materia ordinaria de la que estamos compuestos) y no por la materia oscura, aunque es más abundante”, añade Jairo Méndez Abreu, investigador de la Universidad de La Laguna en España.

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 recolectaron durante las observaciones del proyecto CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science, liderado por Steven L. Finkelstein de la Universidad de Texas, Estados Unidos) dentro del 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 métodos complejos 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).

El estudio se titula «A Milky Way-like barred spiral galaxy at a redshift of 3». Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: CAB, CSIC, INTA)