El JWST revela que las primeras galaxias podrían ser cuatro veces más masivas de lo que se pensaba

Un equipo internacional de astrónomos, que incluyó a investigadores de Penn State, descubrió que algunas de las galaxias más grandes del universo temprano contenían una cantidad significativamente mayor de estrellas pequeñas y tenues de lo que se había estimado previamente. Este hallazgo sugiere que estas antiguas galaxias podrían ser de tres a cuatro veces más masivas que las estimaciones anteriores, lo que plantea nuevos desafíos para comprender cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias en el universo.

Los resultados fueron publicados en la revista Nature Astronomy, y se basaron en observaciones realizadas con el Telescopio Espacial James Webb (JWST). Los investigadores examinaron nueve galaxias masivas y maduras que habían dejado de formar estrellas hace miles de millones de años. Combinando los datos del JWST con información previa del Very Large Telescope, lograron estimar por primera vez las proporciones relativas de estrellas pequeñas y tenues en comparación con estrellas más grandes y brillantes en galaxias distantes.

El coautor del estudio, Joel Leja, profesor asociado de astronomía y astrofísica en Penn State, comentó: "Estas galaxias son diferentes; son más masivas de lo que esperábamos, tres o cuatro veces más masivas". Las mediciones se realizaron separando la luz de cada galaxia en un espectro, donde pequeñas variaciones de color pueden indicar qué tipos de estrellas están presentes.

Sin embargo, el desafío radica en que las estrellas grandes y luminosas dominan la luz de la galaxia, mientras que las estrellas más pequeñas son mucho más tenues y difíciles de identificar. Los investigadores de Penn State aportaron su experiencia en el modelado de la luz detectada de estos sistemas galácticos.

La autora principal, Chloe Cheng, quien obtuvo su doctorado en Leiden University, explicó: "Si una galaxia fuera una ciudad, las estrellas más brillantes serían los rascacielos que inmediatamente llaman la atención desde lejos. Nuestros modelos demuestran que una población mucho más numerosa de estrellas de baja masa está oculta tras esas raras estrellas brillantes, como casas escondidas entre rascacielos. Como resultado, esta galaxia resulta ser mucho más masiva de lo que se había sugerido anteriormente".

Los hallazgos sugieren que las galaxias más masivas en el universo temprano contienen una mayor proporción de estrellas de baja masa en comparación con galaxias más pequeñas como la Vía Láctea. Un caso destacado fue el de una galaxia que probablemente se formó menos de 1.5 mil millones de años después del Big Bang y podría ser hasta cuatro veces más masiva que las estimaciones anteriores.

Martje Slob, coautor y candidato a doctorado en Leiden University, destacó que hasta hace poco, mediciones como estas eran prácticamente imposibles. Se requería no solo un telescopio capaz de observar galaxias distantes, sino también espectros de calidad excepcional y nuevas técnicas de análisis para detectar las sutiles firmas de estrellas tenues y de baja masa ocultas dentro de estos titanes cósmicos.

Los resultados tienen implicaciones significativas para los científicos que intentan entender cómo se desarrollaron las galaxias en el joven universo. Desde que el JWST comenzó a observar el cosmos, los astrónomos han identificado repetidamente galaxias sorprendentemente masivas y maduras que existieron relativamente pronto después del Big Bang, lo que ha puesto presión sobre los modelos existentes de formación de galaxias.

Leja agregó: "Este descubrimiento tiene implicaciones cruciales para nuestra comprensión del universo temprano. Estas galaxias muy tempranas se consideran las que evolucionarán hacia los tipos de galaxias estudiadas en este trabajo; sumar hasta cuatro veces más estrellas a estas galaxias masivas y en formación temprana agudiza aún más estas tensiones".

Si galaxias como estas contienen sustancialmente más estrellas de las que los investigadores habían estimado anteriormente, las teorías sobre la formación de galaxias deben explicar cómo pudieron aparecer tales cantidades de estrellas pequeñas tan pronto en la historia cósmica.

Además, el estudio sugiere que esta mayor masa oculta podría implicar que más planetas se formaron en el universo temprano de lo que se había asumido previamente. Mariska Kriek, quien lideró la investigación y es profesora de astronomía extragaláctica en Leiden Observatory, concluyó: "Este resultado muestra que hay mucha más masa de la que se pensaba oculta en estrellas de baja masa".

En los próximos años, los investigadores planean utilizar la misma técnica para estudiar galaxias de períodos aún más tempranos, con el objetivo de acercarse al momento en que comenzaron a emerger las primeras generaciones de estrellas y galaxias del universo.