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Las barras estelares muestran que las primeras galaxias del universo evolucionaron mucho más rápido de lo que se pensaba

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Una imagen en escala de grises de la galaxia EGS_31125 hace 10.600 millones de años, vista por el Telescopio Espacial James Webb. Se puede ver la barra de la galaxia (delineada en la imagen central con una línea púrpura sólida y gruesa con los brazos espirales mostrados como líneas púrpuras tenues). Crédito: Zoë Le Conte

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Una imagen en escala de grises de la galaxia EGS_31125 hace 10.600 millones de años, vista por el Telescopio Espacial James Webb. Se puede ver la barra de la galaxia (delineada en la imagen central con una línea púrpura sólida y gruesa con los brazos espirales mostrados como líneas púrpuras tenues). Crédito: Zoë Le Conte

Las primeras galaxias del Universo fueron menos caóticas y se desarrollaron mucho más rápidamente de lo que se pensaba, según una nueva investigación que se remonta a más de diez mil millones de años en el tiempo. Un equipo internacional de astrónomos dirigido por la Universidad de Durham en el Reino Unido utilizó el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para encontrar evidencia de que se formaron barras cuando el Universo tenía apenas unos pocos miles de millones de años.

Esta última investigación fue publicada en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

Las barras son bandas alargadas de estrellas que se encuentran en galaxias de disco o espirales como nuestra Vía Láctea. A medida que las barras se desarrollan, regulan la formación de estrellas dentro de una galaxia empujando gas hacia la región central de la galaxia, y su presencia les dice a los científicos que las galaxias han entrado en una fase madura y consolidada.

Estudios anteriores realizados con el Telescopio Espacial Hubble pudieron detectar galaxias con formación de barras hace hasta ocho o nueve mil millones de años. Pero la mayor sensibilidad y rango de longitud de onda que ofrece JWST significa que los investigadores pudieron ver el fenómeno ocurriendo incluso más atrás en el tiempo. Esto significa que es posible que los científicos tengan que repensar sus teorías sobre la evolución de las galaxias en las primeras etapas de la formación del Universo.

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La autora principal Zoe Le Conte, investigadora del Centro de Astronomía Extragaláctica, Departamento de Física de la Universidad de Durham, dijo: «Las galaxias en el universo primitivo están madurando mucho más rápido de lo que pensábamos. Esto es una verdadera sorpresa porque yo Se esperaría que el universo en esta etapa fuera muy turbulento con muchas colisiones entre galaxias y mucho gas que aún no se ha convertido en estrellas.

Una imagen en escala de grises de la galaxia EGS_31125 de hace 10.600 millones de años, clasificada visualmente como muy barrada (delineada en la imagen central con una línea púrpura sólida y gruesa con los brazos espirales mostrados como líneas púrpuras tenues). De izquierda a derecha: Telescopio espacial Hubble WFC3 F160W y Telescopio espacial James Webb NIRCam F356W y F444W. Esta comparación de filtros demuestra los efectos de la función de dispersión de puntos (PSF), la sensibilidad y el rango de longitud de onda en una imagen de galaxia, particularmente en el contexto de barras. Crédito: Zoë Le Conte

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Una imagen en escala de grises de la galaxia EGS_31125 de hace 10.600 millones de años, clasificada visualmente como muy barrada (delineada en la imagen central con una línea púrpura sólida y gruesa con los brazos espirales mostrados como líneas púrpuras tenues). De izquierda a derecha: Telescopio espacial Hubble WFC3 F160W y Telescopio espacial James Webb NIRCam F356W y F444W. Esta comparación de filtros demuestra los efectos de la función de dispersión de puntos (PSF), la sensibilidad y el rango de longitud de onda en una imagen de galaxia, particularmente en el contexto de barras. Crédito: Zoë Le Conte

“Sin embargo, gracias al Telescopio Espacial James Webb, estamos viendo muchas de estas barras mucho antes en la vida del Universo, lo que significa que las galaxias se encontraban en una fase de su evolución más estable de lo que se pensaba anteriormente. nuestras opiniones sobre la evolución temprana de la galaxia.»

Los investigadores utilizaron JWST para buscar la formación de barras en las galaxias, tal como se habrían observado hace entre ocho y 11,5 mil millones de años. El universo mismo tiene 13.700 millones de años.

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De los 368 discos de galaxias observados, los investigadores descubrieron que casi el 20% tenía barras, el doble de las observadas por el Hubble.

El coautor Dr. Evolution ha estado sucediendo durante mucho más tiempo de lo que se pensaba anteriormente. El hecho de que haya tantos más bares es lo que resulta tan emocionante.

Una imagen en escala de grises de la galaxia EGS_31125 hace 10.600 millones de años, vista por el Telescopio Espacial Hubble. No se puede ver la barra de galaxias. Crédito: Zoë Le Conte

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Una imagen en escala de grises de la galaxia EGS_31125 hace 10.600 millones de años, vista por el Telescopio Espacial Hubble. No se puede ver la barra de galaxias. Crédito: Zoë Le Conte

«Ahora es necesario examinar las simulaciones del universo para ver si obtenemos los mismos resultados que las observaciones que hicimos con James Webb. Tenemos que pensar más allá de lo que creíamos saber».

A medida que los investigadores miraron hacia atrás en el tiempo, pudieron ver cada vez menos galaxias con formación de barras.

Dicen que esto puede suceder porque las galaxias en una etapa incluso anterior del universo pueden no estar tan bien formadas. Actualmente tampoco hay forma de ver barras estelares más cortas, que son menos fáciles de detectar, incluso con la mayor potencia telescópica que ofrece JWST.

Los investigadores dicen que ahora quieren sondear aún más galaxias en el Universo temprano para ver si también formaron barras. Esperan eventualmente mirar hacia atrás en el tiempo (12.200 millones de años) para observar el crecimiento de las barras a lo largo del tiempo y qué mecanismos hay detrás de este crecimiento.

Impresión artística que muestra la estructura de la Vía Láctea. La barra es la estructura alargada de color amarillento que recorre el centro de la galaxia. Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Herir

Impresión artística del telescopio espacial James Webb que muestra su espejo principal apuntando al cosmos. Crédito: TRW-Ball

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Impresión artística del telescopio espacial James Webb que muestra su espejo principal apuntando al cosmos. Crédito: TRW-Ball

El JWST reemplaza al Telescopio Espacial Hubble y es el telescopio espacial más grande y poderoso jamás construido.

El Centro de Astronomía Extragaláctica de la Universidad de Durham participó en el desarrollo científico del telescopio, incluido el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI), que se utiliza para explorar galaxias y agujeros negros. El Centro de Instrumentación Avanzada de Durham también fabricó algunas de las ópticas para el instrumento de la Unidad de Campo Integral del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRSpec) de JWST.

El último estudio también incluyó a científicos del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham, Universidad de Victoria, Canadá; Centro Jodrell Bank de Astrofísica – Universidad de Manchester, Reino Unido; el Observatorio Europeo Austral; el Departamento de Astronomía y Ciencias Atmosféricas de la Universidad Nacional de Kyungpook (República de Corea); el Instituto Max Planck de Astronomía, Alemania; Universidad de Aix de Marsella, Francia.

Mas informaciones:
Zoe Le Conte et al, Una investigación de JWST sobre la fracción de barras con desplazamientos al rojo 1 Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae921. Acerca de arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2309.10038

Información del diario:
Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society


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