20 000 galaxias en una sola imagen: la nueva maravilla del James Webb

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Entender la historia del universo es posible gracias a los telescopios y observatorios espaciales y en tierra. Cuando apuntamos nuestros instrumentos a objetos distantes recibimos la luz emitida hace cientos, miles, millones o hasta miles de millones de años atrás. Proyectos como EIGER buscan aprovechar la gran resolución de James Webb para estudiar la evolución de galaxias en el universo primitivo.

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Campo completo a falso color de la nueva imagen de James Webb con más de 20 000 galaxias visibles. La observación está centrada en el cuásar J0100+2802, el cual muestra una tonalidad rosada y seis picos de difracción. Créditos: NASA, ESA, CSA, S. Lilly (ETH Zurich), D. Kashino (Nagoya University), J. Matthee (ETH Zurich), C. Eilers (MIT), R. Simcoe (MIT), R. Bordoloi (MIT), R. Mackenzie (ETH Zurich), A. Pagan (STScI)

La era de la reionización

Los modelos actuales ubican el origen del universo en el llamado Big Bang, el instante dado en el cual un punto infinitesimal se expandió vertiginosamente para dar paso a todo lo que conocemos hoy en día. Al inicio había una gran densidad de energía las partículas no lograban unirse entre sí; por ejemplo, protones y electrones para formar átomos. Junto con el crecimiento del espacio las temperaturas bajaron y finalmente los primeros elementos aparecieron.

Con el tiempo los átomos alcanzaron configuraciones estables y eléctricamente neutras, permitiendo el flujo de la luz en lo que se conoce como el universo transparente. Sin embargo, la formación de las primeras estrellas y galaxias llevaron a la aparición de intensas fuentes de rayos X y Gama. Los cuales tienen la capacidad de ionizar o quitar electrones de los elementos.

Comprender los procesos y proporciones de ionización del gas nos da la herramienta clave para estimar las tasas de formación estelar, así como su distribución final. El proyecto EIGER; por las siglas en inglés de líneas de emisión en galaxias y gas intergaláctico en la era de la reionización, empleará siete observaciones centradas en cuásares para modelar la ionización en cercanías a fuentes de muy alta energía.            

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Acercamiento a seis galaxias del campo completo capturado por el instrumento NIRCam. Cuentan con formas irregulares y alargadas, así como tonalidades rojizas y rosadas con pequeñas marcas azules y moradas. Créditos: NASA, ESA, CSA, S. Lilly (ETH Zurich), D. Kashino (Nagoya University), J. Matthee (ETH Zurich), C. Eilers (MIT), R. Simcoe (MIT), R. Bordoloi (MIT), R. Mackenzie (ETH Zurich), A. Pagan (STScI)

Cuásar J0100+2802

La primera de las observaciones fue centrada en el objeto denominado J0100+2802, una galaxia cuyo gran brillo se debe a un agujero negro supermasivo cuya luz se asemeja a la de un faro. El estudio se enfocó en 117 de las 20 000 galaxias visibles en el campo completo, las cuales existieron cuando el universo tenía alrededor de 900 millones de años, es decir, antes de la era de la reionización.

Las galaxias presentes en esa época proveían suficiente energía para crear pequeñas burbujas de gas transparente. Cuyos tamaños se asemejan a la separación entre la Vía Láctea y Andrómeda, así como un globo de aire caliente que fue expandiéndose y fusionándose exponencialmente hasta cubrir todo el universo.

Debido a las grandes distancias que debe recorrer la luz y la expansión del universo, esta sufre un proceso conocido como corrimiento al rojo, donde la longitud de onda se estira hasta llegar a la zona del infrarrojo. Dando así la característica tonalidad rojiza de las galaxias más jóvenes. Las cuales muestran formas irregulares y alargadas, con una considerable tasa de formación de masivas estrellas que darán paso a fantásticas supernovas.

Explorando el pasado

EIGER es solo una de las tantas iniciativas que emplean datos de James Webb para aportar al entendimiento de todo lo que nos rodea y su respectivo origen. Aunque originalmente el plan era estudiar siete objetivos, los primeros datos proporcionados por el instrumento NIRCam ofrecen suficiente calidad para realizar importantes descubrimientos.

Francisco Andrés Forero Daza
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