Brillando solo unos 300 millones de años después del Big Bang, puede ser el hogar de las estrellas más antiguas del universo o bien del agujero negro supermasivo más primigenio conocido por la humanidad.

HD1, una galaxia en los albores de los tiempos. Créditos: Harikane et al.

Un equipo internacional de astrónomos, incluidos investigadores del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, ha descubierto el objeto astronómico más distante jamás visto: una galaxia.

Nombrada HD1, la candidata a galaxia está a unos 13.500 millones de años luz de distancia —superando así a la estrella más lejana recientemente descubierta por el Hubble—. El hallazgo se describe hoy en The Astrophysical Journal. En un artículo adjunto publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, los científicos han comenzado a especular qué es exactamente la galaxia.

El equipo propone dos ideas: HD1 puede estar formando estrellas a un ritmo asombroso y posiblemente sea el hogar de estrellas de la Población III (las primeras estrellas del universo) que, hasta ahora, nunca se han observado. Alternativamente, HD1 puede contener un agujero negro supermasivo de unas 100 millones de veces la masa de nuestro Sol.

«Responder preguntas sobre la naturaleza de una fuente tan lejana puede ser un desafío», dijo Fabio Pacucci, autor principal de uno de los estudios y astrónomo del Centro de Astrofísica. «Es como adivinar la nacionalidad de un barco por la bandera que enarbola, estando muy lejos en tierra, con el buque en medio de un vendaval y una densa niebla. Tal vez se pueden ver algunos colores y formas de la bandera, pero no en su totalidad. En última instancia, es un largo juego de análisis y exclusión de escenarios inverosímiles».

HD1 es extremadamente brillante en luz ultravioleta. Para explicar esto, «algunos procesos energéticos están ocurriendo allí o, mejor aún, ocurrieron hace miles de millones de años», explicó el astrónomo.

Esta línea de tiempo muestra los primeros candidatos a galaxias y la historia del universo. Crédito: Harikane et al., NASA, EST y P. Oesch/Yale.

Al principio, los investigadores asumieron que HD1 era una galaxia con brote estelar estándar, una galaxia que está creando estrellas a un ritmo elevado. Pero después de calcular cuántas estrellas estaba produciendo HD1, obtuvieron una tasa increíble: HD1 estaría formando más de 100 estrellas cada año, lo cual es al menos 10 veces más alto de lo esperado para estas galaxias.

Fue entonces cuando el equipo comenzó a sospechar que esta lejana galaxia podría no estar formando estrellas normales y cotidianas.

«La primera población de estrellas que se formó en el universo era más masiva, más luminosa y más caliente que las estrellas modernas», señaló Pacucci. «Si asumimos que las estrellas producidas en HD1 son estas primeras, o estrellas de Población III, entonces sus propiedades podrían explicarse más fácilmente. De hecho, las estrellas de Población III son capaces de producir más luz ultravioleta que las estrellas normales, lo que podría aclarar la extrema luminosidad ultravioleta de HD1».

Sin embargo, un agujero negro supermasivo también podría explicar la extrema luminosidad de HD1. A medida que engulle enormes cantidades de gas, la región alrededor del agujero negro puede emitir fotones de alta energía.

Si ese es el caso, sería, con mucho, el agujero negro supermasivo más antiguo conocido por la humanidad, observado mucho más cerca del Big Bang en comparación con el actual poseedor del récord.

«HD1 representaría un bebé gigante en la sala de partos del universo primitivo», comparó Avi Loeb, astrónomo del Centro de Astrofísica y coautor del estudio en MNRAS. «Rompe el corrimiento al rojo más alto del cuásar registrado en casi un factor de dos, una hazaña notable».

HD1 fue descubierta después de más de 1.200 horas de tiempo de observación con el telescopio Subaru, el telescopio VISTA, el telescopio infrarrojo del Reino Unido y el telescopio espacial Spitzer.

«Fue un trabajo muy duro encontrar HD1 entre más de 700.000 objetos», contó Yuichi Harikane, astrónomo de la Universidad de Tokio que descubrió la galaxia. «El color rojo de HD1 coincidió con las características esperadas de una galaxia a 13.500 millones de años luz de distancia sorprendentemente bien, lo que me puso un poco de piel de gallina cuando la encontré».

Luego, el equipo realizó observaciones de seguimiento utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para confirmar la distancia, que está 100 millones de años luz más lejos que GN-z11, la actual poseedora del récord de la galaxia más lejana.

Usando el Telescopio Espacial James Webb, el equipo de investigación pronto volverá a observar HD1 para verificar su distancia de la Tierra. Si los cálculos actuales resultan correctos, HD1 será la galaxia más distante y más antigua jamás registrada.

Las mismas observaciones permitirán al equipo profundizar en la identidad de HD1 y confirmar si una de sus teorías es correcta.

«Formado unos cientos de millones de años después del Big Bang, un agujero negro en HD1 debe haber crecido a partir de una semilla masiva a un ritmo sin precedentes. Una vez más, la naturaleza parece ser más imaginativa que nosotros», concluyó Loeb.

Fuente: CfA Harvard & Smithsonian. Edición: MP.