HD1: descubierta la galaxia más lejana de la historia y la más cercana al Big Bang

Un equipo de astrónomos ha encontrado un objeto rojizo, bautizado como HD1, a 13.500 millones de años luz.

HD1, una mancha rojiza que parece ser la galaxia más temprana y distante jamás vista. / Harikane et al./Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters

SINC

Si hace unos días se anunció el descubrimiento de la estrella más lejana (Eärendel, cuya luz partió hace 12.900 millones de años), ahora un equipo internacional de astrónomos informa del objeto astronómico más lejano observado hasta ahora: una posible galaxia bautizada como HD1 y que está a unos 13.500 millones de años luz.

Los detalles del hallazgo se describen esta semana en la revista Astrophysical Journal y en un artículo publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, donde los científicos plantean las primeras hipótesis sobre el tipo de galaxia que puede ser.

El equipo de astrónomos, entre los que hay investigadores del Centro de Astrofísica de Harvard y del Smithsonian (EE UU), proponen dos ideas: que HD1 esté formando estrellas a un ritmo asombroso y que incluso contenga algunas de la Población III −las primeras del universo− jamás observadas, o que contenga un agujero negro supermasivo con una masa cien millones de veces superior a la de nuestro Sol.

El objeto HD1 está a 13.500 millones de años luz y puede ser una galaxia formando estrellas a un ritmo asombroso, incluso con algunas de las primeras del universo, o bien un agujero negro supermasivo con una masa cien millones de veces la del Sol

 
 

“Responder a las preguntas sobre la naturaleza de una fuente tan lejana puede ser un reto”, señala Fabio Pacucci, autor principal del estudio y astrónomo del Centro de Astrofísica.

“Es como adivinar la nacionalidad de un barco a partir de la bandera que enarbola, estando lejos en tierra, con la nave en medio de un vendaval y una densa niebla. Uno puede ver quizá algunos colores y formas de la bandera, pero no en su totalidad. Es un largo juego de análisis y exclusión de escenarios inverosímiles”, apunta el experto.

Por ahora se sabe que HD1 es extremadamente brillante en luz ultravioleta, lo que significa que, “algunos procesos energéticos están ocurriendo allí o, mejor aún, sucedieron hace algunos miles de millones de años”, indica Pacucci. 

HD1 produce más de 100 estrellas por año

Al principio, los investigadores supusieron que HD1 era una galaxia estándar que está creando estrellas a un ritmo alto pero tras hacer los cálculos, comprobaron que las produce a un ritmo superior a las cien estrellas por año, una cifra “al menos 10 veces superior a lo que esperamos para estas galaxias”, comenta el astrónomo.

Fue entonces cuando el equipo comenzó a sospechar que HD1 podría no estar formando estrellas normales y corrientes. “La primera población de estrellas que se formó en el universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las modernas”, señala Pacucci.

“Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de la Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de la Población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las normales, lo que podría aclarar la extrema luminosidad ultravioleta de HD1”, añade.

Sin embargo, otra posible explicación de la extrema luminosidad de HD1 bien podría ser la existencia de un agujero negro supermasivo, ya que al engullir enormes cantidades de gas, la región que rodea a este podría emitir fotones de alta energía.

Al formarse unos cientos de millones de años después del Big Bang, un agujero negro en HD1 debe haber crecido a partir de una semilla masiva a una velocidad sin precedentes. Una vez más, la naturaleza parece ser más imaginativa que nosotros

Avi Loeb (Centro de Astrofísica H&S)
 
 

De ser así, sería con mucho el agujero negro supermasivo más temprano conocido por la humanidad, mucho más cercano al Big Bang que el que actualmente posee ese récord.

Tal y como lo explica el astrónomo del Centro de Astrofísica y coautor del estudio, Avi Loeb, “HD1 representaría un bebé gigante en la sala de partos del universo primitivo”.

Pero además, “al formarse unos cientos de millones de años después del Big Bang, un agujero negro en HD1 debe haber crecido a partir de una semilla masiva a una velocidad sin precedentes. Una vez más, la naturaleza parece ser más imaginativa que nosotros”, explica Loeb. 

Observado con varios telescopios

HD1 se descubrió tras más de 1.200 horas de observación con los telescopios SubaruVISTA, el telescopio infrarrojo del Reino Unido y el telescopio espacial Spitzer.

Con el telescopio James Webb se volverá a observar esta galaxia para verificar su distancia a la Tierra. Si los cálculos son correctos, HD1 será la más lejana y antigua jamás encontrada

 
 

“Fue un trabajo muy duro encontrar HD1 entre más de 700.000 objetos”, asegura Yuichi Harikane, astrónomo de la Universidad de Tokio, autor del descubrimiento. “El color rojo de HD1 se ajustaba sorprendentemente bien a las características esperadas de una galaxia situada a 13.500 millones de años luz, lo que me puso la piel de gallina al encontrarla”.

Después, el equipo realizó observaciones de seguimiento con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para confirmar la distancia, que es 100 millones de años luz más lejana que GN-z11, la actual poseedora del récord.

Ahora, con el telescopio espacial James Webb, el equipo volverá a observar HD1 para verificar su distancia a la Tierra y si los cálculos actuales son correctos, HD1 será la galaxia más lejana y antigua jamás encontrada. Esas observaciones permitirán averiguar más cosas sobre este objeto astronómico y confirmar cuál de sus teorías es correcta.

Referencias:

Harikane et al. (2022) “A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z ∼ 12 – 16”. The Astrophysical Journal (in press)

Pacucci et al. (2022) “Are the Newly-Discovered z∼13 Drop-out Sources Starburst Galaxies or Quasars?” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters