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El descubrimiento publicado hoy en la Revista Nature se obtuvo gracias al James Webb Telescope. Los científicos participantes son Manuel Aravena y Manuel Solimano, de la Universidad Diego Portales y del Centro de Excelencia en Astrofísica CATA.
Este tipo de moléculas pueden ser halladas también en la Tierra en forma de humo, hollín y smog, lo que demuestra el enorme poder del James Webb para ayudar a comprender la química compleja que va de la mano con el nacimiento de nuevas estrellas, incluso en los períodos más tempranos de la historia del universo. “Al menos para las galaxias, los nuevos hallazgos arrojan dudas sobre el viejo adagio de que “donde hay humo, hay fuego”, afirma el Doctor Aravena.
Los astrónomos realizaron sus observaciones en una galaxia ubicada a más de 12 mil millones de años luz de distancia. Debido a lo anterior, la luz detectada por los astrónomos comenzó su viaje cuando el universo tenía menos de 1.500 millones de años, alrededor del 10% de su edad actual. Esta galaxia fue descubierta por primera vez por el Telescopio del Polo Sur en 2013, y desde entonces ha sido estudiada por muchos telescopios, incluido el radiotelescopio ALMA y el Telescopio Espacial Hubble.
La investigación liderada por Justin Spilker de la U. Texas A&M, fue posible gracias al trabajo combinado del Telescopio James Webb y un fenómeno llamado lente gravitacional. La formación de lentes, originalmente predicha por la teoría de la relatividad de Albert Einstein, ocurre cuando dos galaxias están casi perfectamente alineadas desde nuestro punto de vista en la Tierra. La luz de la galaxia de fondo es estirada y magnificada por la galaxia de primer plano en forma de anillo, conocida como anillo de Einstein.
Para Manuel Aravena, quien es profesor del Instituto de Estudios Astrofísicos (IEA) de la Universidad Diego Portales (UDP) y miembro asociado del Centro de Excelencia en Astrofísica CATA, señala que “El efecto de lentes gravitacionales actúa como un telescopio natural, amplificando la imagen y permitiendo ver estructuras en el universo distante que sería imposible de ver de otra forma. Este efecto, unido a la sensibilidad única del telescopio Webb, nos ha permitido ver de manera nunca antes vista los componentes de moléculas orgánicas en una galaxia en el universo temprano.”
Los datos obtenidos por este instrumento espacial encontraron la firma reveladora de grandes moléculas orgánicas similares al smog y el humo, componentes básicos de las mismas emisiones de hidrocarburos que causan cáncer en la Tierra y que son contribuyentes clave a la contaminación atmosférica.
Según el Doctor Spilker, primer autor de la investigación “Estas grandes moléculas son bastante comunes en el espacio. Los astrónomos solían pensar que eran una buena señal de que se estaban formando nuevas estrellas. Dondequiera que vieras estas moléculas, las estrellas bebés también estaban allí resplandeciendo”.
Los resultados muestran que esta idea podría no sonar exactamente cierta en el universo primitivo, según detalla Manuel Solimano, estudiante de doctorado del IEA UDP e investigador del CATA: “Los datos en alta definición del Webb nos muestran que hay lugares donde se detectan estas moléculas orgánicas que no están asociados a formación estelar y viceversa. Esto implica una desconexión entre esas moléculas y la formación estelar.”
“El telescopio Webb fue diseñado específicamente para descifrar cómo las galaxias se formaron cuando el universo tenía casi un 10% de su edad actual. Este descubrimiento abre nuevas puertas para el entendimiento de la formación galáctica a través de identificación de moléculas orgánicas” cerró Manuel Aravena, quien también es Doctor en Astronomía de la Universidad de Bonn (Alemania)
El liderazgo del equipo también incluye a la astrónoma del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA Jane Rigby, el profesor de la Universidad de Illinois Joaquín Vieira y docenas de astrónomos de todo el mundo. El descubrimiento corresponde a la primera detección de moléculas complejas de Webb en el universo temprano, un hito que Spilker ve como un comienzo en lugar de un final.
“Estos son los primeros días para el Telescopio Webb, por lo que los astrónomos están emocionados de ver todas las cosas nuevas que puede hacer por nosotros”, dijo Spilker. “¿Detectar humo en una galaxia al principio de la historia del universo? Webb hace que esto parezca fácil. Ahora que hemos demostrado que esto es posible por primera vez, esperamos tratar de entender si es realmente cierto que donde hay humo, hay fuego. Tal vez incluso podamos encontrar galaxias que son tan jóvenes que moléculas complejas como estas aún no han tenido tiempo de formarse en el vacío del espacio, por lo que las galaxias son todo fuego y nada de humo. La única forma de saberlo con certeza es mirar más galaxias, con suerte incluso más lejos que ésta”.
El artículo del equipo, «Spatial variations in aromatic hydrocarbon emission in a dust-rich galaxy», se puede ver en línea. JWST es operado por el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial bajo la administración de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc., bajo el contrato de la NASA NAS 5-03127. DOI: 10.1038/s41586-023-05998-6.
Imagen de cabecera
Usando el telescopio Webb, los astrónomos descubrieron evidencia de moléculas orgánicas complejas similares al humo o al smog en la galaxia distante que se muestra aquí. La galaxia, a más de 12 mil millones de años luz de distancia, se alinea casi perfectamente con una segunda galaxia a solo 3 mil millones de años luz de nuestra perspectiva en la Tierra. En esta imagen de Webb en falso color, la galaxia de primer plano se muestra en azul, mientras que la galaxia de fondo es roja. Las moléculas orgánicas están resaltadas en naranja. (Crédito: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA)
This image is available in multiple resolutions: Spilker – JWST Smoke – Graphics
Gráfico explicativo
La galaxia observada por Webb muestra un anillo de Einstein causado por un fenómeno conocido como lente. La lente ocurre cuando dos galaxias están casi perfectamente alineadas desde nuestra perspectiva en la Tierra. La gravedad de la galaxia en primer plano hace que la luz de la galaxia de fondo se distorsione y aumente, como si se mirara a través del pie de una copa de vino. Debido a que se magnifican, las lentes permiten a los astrónomos estudiar galaxias muy distantes con más detalle de lo que sería posible de otra manera. (Crédito: S. Doyle / J. Spilker)
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