Astrónomos del Cosmic Dawn Center revelaron la naturaleza de la región más densa de galaxias observada con el telescopio espacial James Webb en el universo primitivo.
Se trata probablemente del progenitor de una galaxia masiva similar a la Vía Láctea, observada en un momento en el que aún se está formando a partir de galaxias más pequeñas. El descubrimiento de Webb corrobora la comprensión de cómo se forman las galaxias.
Según los conocimientos actuales sobre la formación de estructuras en el universo, las galaxias se forman de manera jerárquica, formándose primero pequeñas estructuras en el universo primitivo, que más tarde se fusionan para formar estructuras mayores. Así lo predicen las teorías y las simulaciones por ordenador, y así lo verifican las observaciones de galaxias en distintas épocas de la historia del universo.
Para observar la formación de las primeras estructuras, hay que mirar lo más atrás posible en el tiempo y, por tanto, lo más lejos posible. Pero estas fuentes son a la vez muy pequeñas y muy débiles, y su detección requiere tecnologías avanzadas.
Programa de observación
En un nuevo estudio, se detectó el progenitor temprano de lo que probablemente habrá evolucionado hasta convertirse en una galaxia masiva del tamaño de la Vía Láctea. Este grupo de galaxias más pequeñas, bautizado como CGG-z5, se halló gracias al programa de observación denominado «CEERS» con el telescopio espacial James Webb. Se observa cuando el universo tenía sólo 1.100 millones de años, 8% de su edad actual.
CGG-z5 se descubrió utilizando el código GalCluster, creado por Nikolaj Sillassen, estudiante de máster en el Cosmic Dawn Center (DAWN).
«Desarrollé el software durante mis estudios para detectar este tipo de estructuras, y ahora lo aplicamos a los datos del programa CEERS», explica en un comunicado Nikolaj Sillassen, que ya encontró un grupo similar pero más cercano mientras probaba el software.
Los miembros más brillantes del grupo de galaxias se descubrieron anteriormente con el telescopio espacial Hubble. Pero el programa CEERS reveló miembros nuevos y más pequeños.
«Los otros miembros del grupo son a la vez pequeños y débiles. Sin la sensibilidad y la resolución espacial del James Webb, sencillamente no podríamos detectarlos», explica Shuowen Jin, becario Marie Curie del Cosmic Dawn Center (DAWN) y autor principal del estudio actual.
Por supuesto, se desconoce cuál será exactamente el «futuro» del grupo de galaxias CGG-z5. En lugar de formar una única galaxia, podría ser que el grupo evolucionara hasta convertirse en un gran cúmulo de galaxias más adelante. Otra posibilidad es que, en realidad, sus miembros no estén tan juntos como parece. Es posible que formen parte de una estructura filamentosa que, por casualidad, se ve de un extremo a otro.
Para distinguir entre estas hipótesis, se necesitan observaciones más precisas que incluyan la espectroscopia, que requiere más tiempo.
Simuladores
Mientras tanto, las simulaciones por pc pueden ser de gran ayuda: «Para comprender mejor la naturaleza y evolución de CGG-z5, buscamos estructuras similares en simulaciones hidrodinámicas a gran escala», explica Aswin Vijiayan, investigador postdoctoral del Cosmic Dawn Center que realizó el análisis de simulación en el estudio. «Encontramos 14 estructuras que coinciden estrechamente con las propiedades físicas de nuestro grupo observado CGG-z5, y luego trazamos la evolución de estas estructuras a través del tiempo en las simulaciones, desde el universo temprano hasta la época actual.
Aunque el desarrollo exacto de la evolución de estas 14 estructuras es diferente, todas compartieron el mismo destino: Aproximadamente entre 500 y 1.000 millones de años después, se fusionan para formar una única galaxia que, cuando el universo tiene la mitad de su edad actual, tiene masas comparables a la de nuestra Vía Láctea.
«Dadas las predicciones de las simulaciones, resulta tentador especular que el sistema CGG-z5 también seguirá una trayectoria evolutiva similar. Captamos el proceso de ensamblaje de pequeñas galaxias en una única galaxia masiva», afirma Shuowen Jin.
«Curiosamente, el número de estos primeros grupos como CGG-z5 en un determinado volumen de espacio es similar al número de galaxias masivas en épocas cósmicas posteriores», afirma Georgios Magdis, profesor asociado de DAWN y participante en el estudio. «Esto hace que los grupos en fusión resulten atractivos como principales progenitores de galaxias masivas en épocas posteriores».
El estudio se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
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