La ubicación de la galaxia más temprana y distante jamás vista JADES-GS-z14-0 con un primer plano proporcionado por ALMA.(Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA))
Los astrónomos han encontrado oxígeno en la galaxia más lejana, y por tanto la más antigua, jamás vista. Se trata de la detección de oxígeno más lejana jamás realizada por la humanidad.
Esta galaxia temprana, designada JADES-GS-z14-0, tiene 10 veces la cantidad de elementos pesados que cabría esperar en una galaxia que existiera tan sólo 300 millones de años después del Big Bang. Los hallazgos indican que esta galaxia ya era madura en el universo primitivo, lo que desafía las teorías de la evolución galáctica.
JADES-GS-z14-0 fue descubierta en 2024 por el telescopio espacial James Webb (JWST); su luz había tardado unos 13.400 millones de años en viajar hasta nosotros, lo que equivale aproximadamente al 98% de la vida del universo de 13.800 millones de años. La composición química recién descubierta de JADES-GS-z14-0 se obtuvo gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Una ilustración de la galaxia más antigua jamás vista JADES-GS-z14-0 que se ha descubierto que contiene oxígeno. (Crédito de la imagen: ESO/M. Kornmesser)
«Es como encontrar un adolescente donde sólo cabría esperar bebés», afirmó en un comunicado Sander Schouws, miembro del equipo e investigador del Observatorio de Leiden. «Los resultados muestran que la galaxia se ha formado muy rápidamente y también está madurando rápidamente, lo que se suma a un creciente cuerpo de evidencia de que la formación de galaxias ocurre mucho más rápido de lo que se esperaba.»
JADES-GS-z14-0 fue observada junto con otras galaxias primigenias similares en el marco del programa JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). El objetivo de este proyecto es proporcionar información esencial sobre cómo evolucionaron las estrellas, el gas y los agujeros negros en las galaxias primigenias cuando el universo, de 13.800 millones de años de antigüedad, era muy joven.
¿Por qué JADES-GS-z14-0 es tan metálico?
Para entender por qué es tan sorprendente que se descubran elementos pesados en una galaxia primitiva como JADES-GS-z14-0, es necesario considerar la composición química del universo infantil.
Cuando el universo tenía el 2% de su edad actual, los científicos creen que estaba lleno predominantemente de hidrógeno, el elemento más ligero del cosmos, algo de helio y una pequeña cantidad de elementos más pesados, que los astrónomos llaman de forma un tanto confusa «metales». Esto significa que las estrellas y galaxias observadas durante este período deberían ser correspondientemente «pobres en metales».
Al morir estas primeras estrellas y estallar en explosiones de supernova, los metales que habían forjado durante su vida se dispersaron, enriqueciendo las nubes de gas dentro de sus galaxias de origen. Estas nubes acabaron formando la siguiente generación de estrellas, más ricas en metales.
Esto significa que cuanto más vieja es una galaxia, más se puede medir su «madurez» en función de la abundancia de metales que contiene. A los 300 millones de años de vida del cosmos, JADES-GS-z14-0 debería ser pobre en metales e «inmadura», pero parece madura.
«Me asombraron los inesperados resultados porque abren una nueva visión sobre las primeras fases de la evolución de las galaxias», declaró en el comunicado Stefano Carniani, miembro del equipo de la Scuola Normale Superiore de Pisa (Italia). «La evidencia de que una galaxia ya está madura en el universo infantil plantea preguntas sobre cuándo y cómo se formaron las galaxias».
JADES-GS-z14-0 — la galaxia más distante conocida hasta hoy — vista con ALMA, junto a dos espectros que muestran una línea de emisión de oxígeno, haciendo de ésta la detección más distante de oxígeno, cuando el universo tenía sólo 300 millones de años. (Crédito de la imagen: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Carniani et al./S. Schouws et al/JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Phill Cargile (CfA))
La detección de oxígeno en esta galaxia temprana también ha permitido a los astrónomos medir con mayor precisión la distancia a JADES-GS-z14-0.
«La detección de ALMA ofrece una medida extraordinariamente precisa de la distancia a la galaxia, con una incertidumbre de tan sólo el 0,005%», afirma Eleonora Parlanti, miembro del equipo de la Scuola Normale Superiore de Pisa (Italia). «Este nivel de precisión -análogo a tener una exactitud de 5 cm en una distancia de 0,62 millas [1 kilómetro] - ayuda a refinar nuestra comprensión de las propiedades de las galaxias lejanas.»
Si bien fue necesario el JWST para descubrir esta galaxia increíblemente distante, la medición precisa de su distancia a la Tierra no habría sido posible sin ALMA. «Esto demuestra la asombrosa sinergia entre ALMA y JWST para revelar la formación y evolución de las primeras galaxias», dijo en el comunicado Rychard Bouwens, astrónomo del Observatorio de Leiden y miembro del equipo.
Gergö Popping es un astrónomo del Centro Regional Europeo de ALMA que no participó en esta investigación.
«Me sorprendió mucho esta clara detección de oxígeno en JADES-GS-z14-0», dijo. «Sugiere que las galaxias pueden formarse más rápidamente después del Big Bang de lo que se pensaba».
«Este resultado pone de manifiesto el importante papel que desempeña ALMA para desentrañar las condiciones en las que se formaron las primeras galaxias de nuestro universo.»
La investigación del equipo ha sido aceptada para su publicación en The Astrophysical Journal.
