El telescopio Webb revela que las primeras galaxias del universo eran caóticas

A través de observaciones realizadas por el Telescopio Espacial James Webb (JWST), un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge logró obtener la visión más clara hasta el momento sobre cómo se formaron las galaxias apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. Los resultados revelaron que estas primeras galaxias eran mucho más desordenadas y turbulentas que las elegantes espirales que observamos en la actualidad.

El equipo examinó más de 250 galaxias jóvenes que existieron cuando el universo tenía entre 800 millones y 1.5 mil millones de años. Al rastrear el movimiento del gas dentro de estos sistemas, descubrieron que la mayoría eran altamente inestables, repletas de cúmulos de gas y estrellas, en lugar de los discos suaves y rotatorios que caracterizan a galaxias maduras como la Vía Láctea.

De Caos Cósmico a Orden

Los hallazgos, publicados en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sugieren que las galaxias pasaron lentamente de estructuras caóticas a estables a medida que el universo evolucionó. Durante las primeras etapas de la historia cósmica, la intensa formación estelar y las fuerzas gravitacionales agitaron el gas de tal manera que muchas galaxias tuvieron dificultades para establecer una rotación estable.

La autora principal, Lola Danhaive, del Kavli Institute for Cosmology, comentó: "No solo observamos algunos casos espectaculares, sino que esta es la primera vez que podemos analizar una población entera a la vez. Encontramos una gran variación: algunas galaxias comienzan a establecer una rotación ordenada, pero la mayoría siguen siendo caóticas, con gas expandido y moviéndose en todas direcciones".

Para investigar estas galaxias distantes, los investigadores utilizaron el instrumento NIRCam del JWST en un modo especializado de "grism" que registra la luz tenue del gas de hidrógeno ionizado. Danhaive desarrolló un nuevo software para decodificar los complejos datos, vinculándolos con imágenes de otras encuestas del JWST para rastrear cómo se movía el gas dentro de cada galaxia.

El coautor Dr. Sandro Tacchella, del Kavli Institute y el Cavendish Laboratory, añadió: "Resultados previos sugerían que se estaban formando discos masivos y bien ordenados muy temprano, lo cual no encajaba con nuestros modelos. Pero al observar cientos de galaxias con masas estelares más bajas en lugar de solo una o dos, vemos el panorama completo, y está mucho más alineado con la teoría. Las primeras galaxias eran más turbulentas, menos estables y crecieron a través de fusiones frecuentes y explosiones de formación estelar".

Conectando Eras Cósmicas

Danhaive también destacó que este trabajo ayuda a conectar la época de reionización con el llamado mediodía cósmico, cuando la formación estelar alcanzó su punto máximo. "Muestra cómo los bloques de construcción de las galaxias pasaron gradualmente de cúmulos caóticos a estructuras ordenadas, y cómo se formaron galaxias como la Vía Láctea".

El estudio subraya cómo el JWST permite a los astrónomos estudiar la dinámica de las galaxias con un nivel de detalle sin precedentes. La investigación futura combinará estos hallazgos con observaciones de gas frío y polvo para crear una comprensión más completa de cómo se unieron las primeras galaxias del universo.

"Esto es solo el comienzo", concluyó Tacchella. "Con más datos, podremos rastrear cómo estos sistemas turbulentos crecieron y se convirtieron en las elegantes espirales que vemos hoy".

La investigación fue apoyada por la Royal Society, la Unión Europea y el Science and Technology Facilities Council (STFC), parte de la UK Research and Innovation (UKRI). El JWST es una colaboración internacional entre NASA, ESA y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). Los datos fueron recolectados a través del JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Danhaive es estudiante de doctorado en el Centre for Doctoral Training (CDT) en Ciencia Intensiva en Datos.