En una galaxia que se encuentra en el Universo primitivo menos de 1.500 millones de años después del Big Bang, el telescopio espacial James Webb ha realizado una detección asombrosa.
A partir de la luz que viajó durante más de 12 000 millones de años desde una galaxia conocida como SPT0418-47, los astrónomos descifraron la señal espectral de moléculas complejas: los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) que forman algunos de los granos de polvo en las nubes que se desplazan entre el estrellas, absorbiendo la luz y reemitiéndola en longitudes de onda infrarrojas.
Este polvo indica una alta tasa de formación de estrellas, lo cual no es inesperado para una galaxia de esta época temprana del Universo. Pero el polvo no se distribuye de manera uniforme, y eso demuestra que esta formación estelar se puede mapear en diferentes lugares dentro de la galaxia, según un equipo dirigido por el astrónomo Justin Spilker de la Universidad Texas A&M.
Y la capacidad de hacer una observación tan detallada de una galaxia tan distante es, sinceramente, bastante alucinante.
“Aquí presentamos las observaciones del Telescopio Espacial James Webb que detectan la característica PAH de 3,3 micrómetros en una galaxia observada menos de 1.500 millones de años después del Big Bang. El alto ancho equivalente de la característica PAH indica que la formación de estrellas, en lugar de la acumulación de agujeros negros, domina la emisión infrarroja en toda la galaxia”, los investigadores escribir.
“Nuestras observaciones demuestran que las diferencias en la emisión de moléculas de PAH y grandes granos de polvo son un resultado complejo de procesos localizados dentro de las primeras galaxias”.
Hidrocarburos aromáticos policíclicos puede sonar exagerado, pero no son particularmente raros. Aquí en la Tierra, son tan comunes como el hollín. Porque están en hollín. Son una clase de compuestos orgánicos que contienen un anillo de átomos de carbono que se pueden formar durante la compresión y el calentamiento de la materia orgánica. El carbón contiene HAP; también lo hace el humo, el smog y el petróleo crudo.
Los orígenes de los HAP también pueden ser no biológicos; Hasta donde sabemos, la mayoría de los HAP del Universo no son biológicos. Y hay muchos de ellos por ahí.
Análisis previo sugiere que alrededor del 15 por ciento de todo el carbono entre las estrellas en galaxias como la nuestra está ligado a los PAH. La mayor parte está flotando entre las estrellas como polvo en el medio interestelar, y se consideran bastante trazador fiable de la formación de estrellas
hemos detectado HAP en otras galaxiaspero encontrarlos en galaxias muy lejanas es mucho más desafiante. Estas moléculas absorben la luz y la vuelven a emitir en longitudes de onda infrarrojas, y los telescopios infrarrojos anteriores tenían una sensibilidad y una cobertura muy limitadas. Sin embargo, ahora tenemos el JWST, el telescopio espacial más poderoso jamás construido, más fuerte en longitudes de onda infrarrojas.
Pero eso no es suficiente por sí solo. JWST tuvo que aprovechar una peculiaridad de la física para hacer una observación tan detallada: las lentes gravitacionales. Esta es una curvatura gravitatoria del espacio-tiempo que ocurre alrededor de objetos masivos en el Universo. Imagine una bola de bolos colocada en un trampolín: la tela del trampolín se deforma y se estira en respuesta a la masa.
El espacio-tiempo hace algo similar alrededor de objetos masivos como galaxias y cúmulos de galaxias, pero hay una ventaja. Debido a que el espacio-tiempo se distorsiona y estira, cualquier luz que viaje a través de él también se distorsiona, magnifica y, a veces, se duplica. Esto significa que podemos usar efectivamente estas lentes como una especie de lupa cósmica, agregando mucho empuje al poder de nuestros telescopios.
Entre nosotros y SPT0418-47 hay otra galaxia, a una distancia de alrededor de 3 mil millones de años luz, que proporciona ese impulso de lente. Esto significa que cuando JWST tomó observaciones de la galaxia como parte de la PLANTILLAS Early Release Science, pudo obtener suficientes detalles para que Spilker y sus colegas pudieran descifrar la firma espectral de la luz emitida por los PAH en una longitud de onda del infrarrojo medio de 3,3 micrómetros.
Esto constituye la detección más lejana hasta la fecha de moléculas aromáticas complejas, y aunque hay mucho que aún no sabemos (se desconoce el motivo de la distribución desigual de los PAH en toda la galaxia), es un buen augurio para futuros estudios sobre la evolución de galaxias en el Universo primitivo.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.