Los astrónomos que buscan en el Universo temprano han hecho un descubrimiento sorprendente utilizando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA / ESA / CSA. Las capacidades espectroscópicas de Webb, combinadas con su sensibilidad infrarroja, han descubierto un cúmulo de galaxias masivas en proceso de formación alrededor de un cuásar extremadamente rojo. El resultado ampliará nuestra comprensión de cómo las galaxias en el Universo temprano se unieron en la red cósmica que vemos hoy.
El cuásar en cuestión, SDSS J165202.64+172852.3, es un cuásar «extremadamente rojo» que existe en el Universo muy temprano, hace 11.500 millones de años. Los cuásares son un tipo raro e increíblemente luminoso de núcleo galáctico activo (AGN). Este cuásar es uno de los núcleos galácticos conocidos más poderosos que se han visto a una distancia tan extrema. Los astrónomos habían especulado que la emisión extrema del cuásar podría causar un «viento galáctico», empujando el gas libre fuera de su galaxia anfitriona y posiblemente influyendo en gran medida en la futura formación estelar allí.
Un AGN es una región compacta en el centro de una galaxia, que emite suficiente radiación electromagnética para eclipsar a todas las estrellas de la galaxia. Los AGN, incluidos los cuásares, son alimentados por gas que cae en un agujero negro supermasivo en el centro de su galaxia. Por lo general, emiten grandes cantidades de luz en todas las longitudes de onda, pero este núcleo galáctico es miembro de una clase inusualmente roja. Además de su color rojo intrínseco, la luz de la galaxia se ha desplazado aún más al rojo por su gran distancia. Eso hizo que Webb, con una sensibilidad incomparable en longitudes de onda infrarrojas, fuera perfectamente adecuado para examinar la galaxia en detalle.
Para investigar el movimiento del gas, el polvo y el material estelar en la galaxia, el equipo utilizó el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) del telescopio. Este poderoso instrumento puede reunir espectros simultáneamente en todo el campo de visión del telescopio, en lugar de solo desde un punto a la vez, una técnica conocida como espectroscopia de unidad de campo integral (IFU). Esto les permitió examinar simultáneamente el cuásar, su galaxia y sus alrededores más amplios.
Utilizando las observaciones de IFU de NIRSpec, el equipo pudo confirmar tres compañeros galácticos de este cuásar y mostrar cómo están conectados. Los datos de archivo del Hubble sugieren que puede haber aún más. Las imágenes de la Wide Field Camera 3 del Hubble habían mostrado material extendido que rodea al cuásar y su galaxia, lo que provocó su selección para este estudio sobre su flujo de salida y los efectos en su galaxia anfitriona. Ahora, el equipo sospecha que podrían haber estado mirando el núcleo de todo un cúmulo de galaxias, solo ahora revelado por las nítidas imágenes de Webb.
«Nuestro primer vistazo a los datos reveló rápidamente signos claros de interacciones importantes entre las galaxias vecinas», compartió el miembro del equipo Andrey Vayner de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Estados Unidos. «La sensibilidad del instrumento NIRSpec fue inmediatamente evidente, y estaba claro para mí que estamos en una nueva era de espectroscopia infrarroja».
Las tres galaxias confirmadas están orbitando entre sí a velocidades increíblemente altas, una indicación de que una gran cantidad de masa está presente. Cuando se combina con lo cerca que están en la región alrededor de este cuásar, el equipo cree que esto marca una de las áreas más densas conocidas de formación de galaxias en el Universo temprano». Incluso un nudo denso de materia oscura no es suficiente para explicarlo», dice Wylezalek. «Creemos que podríamos estar viendo una región donde dos halos masivos de materia oscura se están fusionando».
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