Los astrónomos han descubierto lo aparentemente imposible. Usando el poderoso y flamante telescopio espacial James Webb, han observado candidatas a galaxias en el principio de los tiempos que contendrían más masa de la que se pensaba que existía en todo el universo en ese momento.
Imágenes de seis candidatas a galaxias masivas, vistas entre 500 y 800 millones de años después del Big Bang. Una de las fuentes (abajo a la izquierda) podría contener tantas estrellas como nuestra Vía Láctea actual, pero es 30 veces más compacta. Crédito: NASA, ESA, CSA, I. Labbe/Universidad Tecnológica de Swinburne.
Esto sugiere que nos estamos perdiendo uno o dos pasos clave en nuestra comprensión de la evolución del universo.
«Nunca habíamos observado galaxias de este tamaño colosal, tan temprano después del Big Bang», dijo el astrónomo Ivo Labbé de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Australia, quien dirigió el esfuerzo de investigación internacional.
«Las seis galaxias que encontramos tienen más de 12.000 millones de años —solo entre 500 y 700 millones de años después del Big Bang— y alcanzan tamaños de hasta 100.000 millones de veces la masa de nuestro sol. Esto es demasiado grande para existir incluso dentro de los modelos actuales», agregó.
Rompedores de universos
Los objetos fueron detectados en las observaciones realizadas por el Webb durante sus primeros meses de funcionamiento. El poderoso telescopio espacial estudia el universo en infrarrojo, que es perfecto para detectar la luz que ha viajado durante miles de millones de años para llegar hasta nosotros desde el universo primitivo, débil y extendida en longitudes de onda infrarrojas más largas por la expansión del espacio-tiempo.
Uno de sus principales objetivos es mirar más lejos en ese espacio-tiempo que cualquier otro instrumento anterior, y los astrónomos no perdieron tiempo en obtener las primeras observaciones con ese fin.
«Miramos en el universo muy primitivo por primera vez y no teníamos idea de lo que íbamos a encontrar», contó el astrónomo Joel Leja de la Universidad Estatal de Pensilvania. «Y resulta que encontramos algo tan inesperado que en realidad crea problemas para la ciencia. Pone en duda toda la imagen de la formación temprana de galaxias».
De acuerdo con nuestros modelos cosmológicos, el comienzo mismo del cosmos no se parecía en nada a lo que es ahora. Primero, la sopa caliente de partículas que surgió tras el Big Bang tuvo que enfriarse lo suficiente para congelarse en átomos, llenando el volumen del espacio principalmente con hidrógeno y helio. Es a partir de este gas que comenzaron a formarse las primeras estrellas y galaxias, alrededor de 150 millones de años después del gran estallido.
Lugar dónde se ubicaron las galaxias en las imágenes del JWST. Crédito: NASA, ESA, CSA, I. Labbe/Universidad Tecnológica de Swinburne.
La evidencia observacional de este período en la historia de nuestro universo ha sido difícil de obtener, pero la línea de tiempo está razonablemente respaldada por la evidencia que tenemos. Y la línea de tiempo sugiere que, en el período entre alrededor de 500 y 700 millones de años después del Big Bang, las galaxias aún se habrían estado juntando.
Hay una serie de razones por las que estas galaxias completamente formadas plantean un problema. Una es que la densidad de la materia dentro de las galaxias más grandes de la actualidad supera con creces las estimaciones para este período de tiempo. Otra es que la densidad de la materia normal está entrando en tensión con la cantidad de materia oscura en los halos de estas galaxias.
Los objetos son tan difíciles de explicar bajo la cosmología actual que el equipo de investigación ha estado ocupado revisando su trabajo en busca de errores. Hasta ahora, los datos y la interpretación del equipo se han mantenido sólidos, lo que sugiere que hay una de dos cosas incorrectas: nuestra comprensión de la cosmología o nuestra comprensión de la formación de galaxias en el universo primitivo. De cualquier manera, el resultado significaría una revisión significativa.
«La revelación de que la formación de las galaxias grandes comenzó muy temprano en la historia del universo pone patas arriba lo que muchos de nosotros habíamos pensado que era ciencia establecida», explicó Leja. «Hemos estado llamando informalmente a estos objetos “rompedores de universos”, y hasta ahora han estado haciendo honor a su nombre».
¿Podrían ser algo más?
Es posible que los objetos no sean en realidad galaxias, sino algo más. Podrían, por ejemplo, ser agujeros negros supermasivos de un tipo nunca antes visto. Incluso entonces, sin embargo, la cantidad de masa concentrada en un lugar sigue siendo difícil de explicar tan temprano en el universo; y eso también podría significar una revisión de nuestra comprensión de los agujeros negros.
Cualquier objeto de este tipo sería lo suficientemente difícil de explicar. El descubrimiento del seis está poniendo a un gato gordo entre palomas cósmicas. Pero se necesita más investigación para asegurarnos de lo que estamos viendo.
El próximo paso será tratar de obtener espectros de las galaxias candidatas, que revelarán sus naturalezas, distancias y tamaños con más detalle, así como —con suerte— revelarán algo de su composición química.
«Este descubrimiento inicial puede ser solo el comienzo de una transformación en la forma en que damos sentido al mundo que nos rodea», concluyó Labbé.
La investigación ha sido publicada en Nature. Fuente: Scimex/SciAl. Edición: