El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha comenzado a arrojar luz sobre los años formativos en la historia del universo que hasta ahora han estado fuera de su alcance: la formación y el ensamblaje de galaxias.
Por primera vez, un protocúmulo de siete galaxias ha sido confirmado a una distancia que los astrónomos se refieren como corrimiento al rojo 7,9, o apenas 650 millones de años después del Big Bang. Con base en los datos recopilados, los astrónomos calcularon el desarrollo futuro del cúmulo naciente, encontrando que probablemente crecerá en tamaño y masa para parecerse al Cúmulo de Coma, un monstruo del universo moderno.
«Este es un sitio muy especial y único de evolución acelerada de galaxias, y Webb nos dio la capacidad sin precedentes de medir las velocidades de estas siete galaxias y confirmar con confianza que están unidas en un protocúmulo», dijo Takahiro Morishita del IPAC-Instituto de Tecnología de California, autor principal del estudio publicado en Astrophysical Journal Letters.
Las mediciones precisas capturadas por el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano de Webb (NIRSpec) fueron clave para confirmar la distancia colectiva de las galaxias y las altas velocidades a las que se mueven dentro de un halo de materia oscura: más de dos millones de millas por hora (aproximadamente mil kilómetros por segundo).
Los datos espectrales permitieron a los astrónomos modelar y mapear el desarrollo futuro del grupo de recolección, hasta nuestro tiempo en el universo moderno. La predicción de que el protocúmulo eventualmente se parecerá al Cúmulo de Coma significa que eventualmente podría estar entre las colecciones de galaxias más densas conocidas, con miles de miembros.
«Podemos ver estas galaxias distantes como pequeñas gotas de agua en diferentes ríos, y podemos ver que eventualmente todas se convertirán en parte de un río grande y poderoso», dijo Benedetta Vulcani, del Instituto Nacional de Astrofísica en Italia, otro miembro del equipo de investigación.
Los cúmulos de galaxias son las mayores concentraciones de masa en el universo conocido, que pueden deformar dramáticamente el tejido del espacio-tiempo mismo. Esta deformación, llamada lente gravitacional, puede tener un efecto de aumento para los objetos más allá del cúmulo, permitiendo a los astrónomos mirar a través del cúmulo como una lupa gigante. El equipo de investigación pudo utilizar este efecto, mirando a través del Cúmulo de Pandora para ver el protocúmulo; incluso los poderosos instrumentos de Webb necesitan una ayuda de la naturaleza para ver hasta ahora.
Explorar cómo grandes cúmulos como Pandora y Coma se unieron por primera vez ha sido difícil, debido a la expansión del universo que extiende la luz más allá de las longitudes de onda visibles hacia el infrarrojo, donde los astrónomos carecían de datos de alta resolución antes de Webb. Los instrumentos infrarrojos de Webb fueron desarrollados específicamente para llenar estos vacíos al comienzo de la historia del universo.
Las siete galaxias confirmadas por Webb se establecieron por primera vez como candidatas para la observación utilizando datos del programa Frontier Fields del Telescopio Espacial Hubble. El programa dedicó tiempo del Hubble a observaciones utilizando lentes gravitacionales, para observar galaxias muy distantes en detalle. Sin embargo, debido a que el Hubble no puede detectar la luz más allá del infrarrojo cercano, solo hay tantos detalles que puede ver. Webb retomó la investigación, centrándose en las galaxias exploradas por el Hubble y recopilando datos espectroscópicos detallados además de imágenes.
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