El Webb detecta la galaxia ‘muerta’ más antigua conocida

Gracias al telescopio espacial James Webb, un equipo de astrónomos y astrónomas dirigido desde la Universidad de Cambridge (Reino Unido) ha descubierto una galaxia ‘muerta’ cuando el universo tenía solo 700 millones de años, la más antigua de este tipo jamás observada. Se trata de una de las observaciones más profundas realizadas hasta ahora por el Webb, concretamente con su instrumento NIRSpec.

Esta galaxia, llamada JADES-GS-z7-01-Q, parece haber vivido deprisa y muerto joven: la formación estelar se produjo rápidamente y se detuvo casi con la misma rapidez estrellas hace más de 13000 millones de años, algo inesperado para una época tan temprana de la evolución del universo (con una edad estimada de unos 13 800 millones de año).

Esta galaxia parece haber vivido deprisa y muerto joven: la formación estelar se produjo rápidamente y se detuvo casi igual de rápido hace más de 13000 millones de años

Sin embargo, no está claro si el estado de “apagado” de esta galaxia es temporal o permanente, ni cuál fue la causa de que dejara de formar nuevas estrellas.

Los resultados, publicados en la revista Nature, podrían ser importantes para ayudar a comprender cómo y por qué las galaxias dejan de formar nuevas estrellas, y si los factores que afectan a la formación estelar han cambiado a lo largo de miles de millones de años.

Imagen de la galaxia tomada por el telescopio espacial James Webb. Las aperturas empleadas para su observación con el instrumento NIRSpec se muestran superpuestas en blanco. / JWST

“Los primeros cientos de millones de años del universo fueron una fase muy activa, en la que muchas nubes de gas colapsaban para formar nuevas estrellas”, explica el primer autor, Tobias Looser, del Instituto Kavli de Cosmología en Cambridge, quien apunta: “Las galaxias necesitan un rico suministro de gas para formar nuevas estrellas, y el universo primitivo era como un buffet libre”.

Otro de los autores de Kavli, Francesco D’Eugenio, añade: “Solo más tarde en el universo empezamos a ver que las galaxias dejan de formar estrellas, ya sea debido a un agujero negro o a otra cosa”.

‘Ladrones’ de gas formador de estrellas

Los astrónomos creen que la formación estelar puede ralentizarse o detenerse por distintos factores, todos los cuales privarán a una galaxia del gas que necesita para formar nuevas estrellas. Factores internos, como un agujero negro supermasivo o la retroalimentación de la formación estelar, pueden empujar a este gas fuera de la galaxia, haciendo que la formación estelar se detenga rápidamente.

Por otra parte, la creación y crecimiento de estrellas puede consumir el gas a gran velocidad, sin que el gas fresco de los alrededores de la galaxia lo reponga con rapidez, provocando la inanición de la galaxia.

“No estamos seguros de que ninguna de estas hipótesis pueda explicar lo que hemos observado ahora con Webb”, afirma el coautor Roberto Maiolino de Kavli. “Hasta la fecha –continúa–, para entender el universo primitivo, hemos utilizado modelos basados en el universo moderno. Pero ahora que podemos ver mucho más atrás en el tiempo, y observar que la formación estelar se apagó tan rápidamente en esta galaxia, puede que sea necesario revisar los modelos basados en el universo moderno”.

Cartografiado JADES

Utilizando datos del sondeo o cartografiado JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), los autores determinaron que esta galaxia experimentó un corto e intenso periodo de formación estelar entre 30 y 90 millones de años. Pero entre 10 y 20 millones de años antes del momento en que fue observada con Webb, la formación estelar se detuvo repentinamente.

El corto e intenso periodo de formación estelar ocurrió entre 30 y 90 millones de años, pero luego, entre 10 y 20 millones de años antes del momento en que fue observada por el Webb, se detuvo repentinamente

“Todo parece suceder más rápida y dramáticamente en el universo primitivo, y eso podría incluir a las galaxias que pasan de una fase de formación estelar a otra inactiva o apagada”, apunta Looser.

Además de ser la galaxia ‘muerta’ más antigua, también tiene una masa relativamente baja: aproximadamente la misma que la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), una galaxia enana cercana a la Vía Láctea, aunque SMC aún está formando nuevas estrellas. Otras galaxias apagadas del universo primitivo han sido mucho más masivas, pero la mayor sensibilidad de Webb permite observar y analizar galaxias más pequeñas y débiles.

Es posible que en los 13000 millones de años transcurridos haya vuelto a la vida y comenzado a formar nuevas estrellas

Los astrónomos afirman que, aunque parece muerta en el momento de la observación, es posible que en los aproximadamente 13000 millones de años transcurridos desde entonces haya vuelto a la vida y comenzado a formar nuevas estrellas otra vez.

“Estamos buscando otras galaxias como ésta en el universo primitivo, lo que nos ayudará a determinar cómo y por qué las galaxias dejan de formar nuevas estrellas”, adelanta D’Eugenio,  “y podría darse el caso de que las galaxias del universo temprano ‘mueran’ y luego vuelvan a la vida, pero necesitaremos más observaciones para averiguarlo”.

Participación española

En este estudio han participado investigadores del Centro de Astrobiología (CAB, centro mixto del CSIC y el INTA), que han trabajado en el cartografiado JADES, el comisionado en órbita del Webb y en la explotación científica de sus datos.

Uno de los autores del CAB, Bruno Rodríguez del Pino, resume: “Este descubrimiento indica que la formación de estrellas en las primeras galaxias del universo pudo no ser un proceso continuo, sino una sucesión de períodos ‘apagados’ entre otros de formación estelar intensa. Además, no está claro si el ‘apagado’ de esta galaxia es temporal o permanente, ya que su formación estelar se podría reactivar en el futuro”.

Referencia:

Tobias J. Looser et al. “A recently quenched galaxy 700 million years after the Big Bang”. Nature