La galaxia de Maisie, llamada así en honor a la hija de Steven Finkelstein, fue detectada 390 millones de años después del Big Bang.
El Telescopio Espacial James Webb ha permitido a los astrónomos confirmar que una galaxia vista inicialmente el verano pasado se encuentra entre las más tempranas jamás observadas. Estos hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Nature.
Las observaciones de seguimiento desde la primera detección de la galaxia de Maisie han demostrado que se remonta a 390 millones de años después del Big Bang. Si bien esto no es tan antiguo como la estimación inicial del equipo encabezado por el astrónomo Steven Finkelstein de la Universidad de Texas en Austin, sigue siendo una de las cuatro galaxias confirmadas más tempranas observadas.
“Lo emocionante de la galaxia de Maisie es que fue una de las primeras galaxias distantes identificadas por JWST, y de ese conjunto, es la primera en ser confirmada espectroscópicamente”, dijo Finkelstein, profesor de astronomía en UT Austin, autor del artículo de Nature e investigador principal del Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS). Nombró la galaxia después de su hija, ya que fue descubierta en su cumpleaños.
El último análisis fue dirigido por el primer autor Pablo Arrabal Haro, investigador postdoctoral asociado en el Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias. Además de Finkelstein, los coautores de UT Austin son Caitlin Casey, Micaela Bagley, Katherine Chworowsky y Seiji Fujimoto.
El equipo de CEERS está evaluando actualmente otras 10 galaxias que podrían ser de una era incluso anterior a la de Maisie.
En esta imagen en observaciones del telescopio espacial James Webb de la NASA se muestran imágenes de seis posibles galaxias masivas.Imagen: NASA/ESA/CSA/I. Labbe (Swinburne University of Technology/REUTERS
Los objetos en el espacio no vienen impresos con una marca de tiempo. Para inferir cuándo la luz que observamos deja un objeto, los astrónomos miden su desplazamiento al rojo, la cantidad en que su color se ha desplazado debido a su movimiento lejos de nosotros. Debido a que vivimos en un universo en expansión, cuanto más atrás en el tiempo miramos, más alto es el desplazamiento al rojo de un objeto.
Las estimaciones originales de desplazamientos al rojo (y, por lo tanto, tiempos después del Big Bang) se basaron en la fotometría, el brillo de la luz en las imágenes utilizando un pequeño número de filtros de gran frecuencia. Esas estimaciones se realizaron utilizando datos recopilados por CEERS durante su tiempo originalmente asignado para la primera temporada de observación del telescopio. Para obtener una estimación más precisa, el equipo de CEERS solicitó mediciones de seguimiento con el instrumento espectroscópico del JWST, NIRSpec, que divide la luz de un objeto en muchas frecuencias estrechas diferentes para identificar con mayor precisión su composición química, salida de calor, brillo intrínseco y movimiento relativo. Según este último análisis espectroscópico, la galaxia de Maisie tiene un desplazamiento al rojo de z = 11.4.
Este estudio también analizó CEERS-93316, una galaxia encontrada originalmente en datos CEERS disponibles públicamente por un equipo dirigido por la Universidad de Edimburgo e inicialmente se estimó que se había observado en un asombroso 250 millones de años después del Big Bang. En un análisis más detallado, el equipo encontró que CEERS-93316 tiene un corrimiento al rojo más modesto de z = 4.9, que corresponde a aproximadamente 1.000 millones de años después del Big Bang.
Resulta que el gas caliente en CEERS-93316 emitía tanta luz en unas pocas bandas de frecuencia estrechas asociadas con el oxígeno y el hidrógeno que hizo que la galaxia pareciera mucho más azul de lo que realmente era. Ese elenco azul imitaba la firma que Finkelstein y otros esperaban ver en galaxias muy tempranas. Esto se debe a una peculiaridad del método fotométrico que ocurre solo para objetos con desplazamientos al rojo de aproximadamente 4.9. Finkelstein dice que este fue un caso de mala suerte.
“Este fue un caso extraño”, dijo Finkelstein. “De las muchas decenas de candidatos de alto corrimiento al rojo que se han observado espectroscópicamente, este es el único caso de que el verdadero corrimiento al rojo es mucho menor que nuestra suposición inicial”.
Esta galaxia no solo parece anormalmente azul, sino que también es mucho más brillante de lo que nuestros modelos actuales predicen para las galaxias que se formaron tan temprano en el universo. “Hubiera sido realmente difícil explicar cómo el universo podría crear una galaxia tan masiva tan pronto”, dijo Finkelstein. “Entonces, creo que este fue probablemente siempre el resultado más probable, porque fue tan extremo, tan brillante, con un desplazamiento al rojo tan alto aparente”.
Referencia: “Confirmación y refutación de galaxias muy luminosas en el universo temprano” por Pablo Arrabal Haro, Mark Dickinson, Steven L. Finkelstein, Jeyhan S. Kartaltepe, Callum T. Donnan, Denis Burgarella, Adam C. Carnall, Fergus Cullen, James S. Dunlop, Vital Fernández, Seiji Fujimoto, Intae Jung, Melanie Krips, Rebecca L. Larson, Casey Papovich, Pablo G. Pérez-González, Ricardo O. Amorín, Micaela B. Bagley, Véronique Buat, Caitlin M. Casey, Katherine Chworowsky, Seth H. Cohen, Henry C. Ferguson, Mauro Giavalisco, Marc Huertas-Company, Taylor A. Hutchison, Dale D. Kocevski, Anton M. Koekemoer, Ray A. Lucas, Derek J. McLeod, Ross J. McLure, Norbert Pirzkal, Lise-Marie Seillé, Jonathan R. Trump, Benjamin J. Weiner, Stephen M. Wilkins y Jorge A. Zavala, 14 de agosto de 2023, Naturaleza. DOI: 10.1038/s41586-023-06521-7
Foto portada: Las observaciones espectroscópicas revelan que la galaxia de Maisie, llamada así por la hija de Steven Finkelstein, fue detectada 390 millones de años después del Big Bang. Eso la convierte en una de las cuatro galaxias confirmadas más tempranas jamás observadas. Crédito: NASA/STScI/CEERS/TACC/The University of Texas at Austin/S. Finkelstein/M. Bagley.
