Investigadors valencians descobrixen tres 'monstres rojos' ultramasius en l'espai
El descobriment desafia els models astronòmics que es tenien
Un equip internacional amb participació de la Universitat de València ha identificat un total de 36 galàxies massives –tres d'elles monstres rojos ultramasius– que formen part de l'Univers primitiu i que es troben enfosquides per la seua pròpia pols interestel·lar. Aquesta troballa, que dona mostra d'una eficiència cosmològica que desafia els models existents de formació de galàxies, és un assoliment astronòmic assistit pel telescopi James Webb (JWST), l'observatori espacial de major sensibilitat i precisió existent. L'estudi apareix publicat en Nature.
Al llarg de l'última dècada, les observacions realitzades a longituds d'ona mil·limètrica i d'infraroig mitjà, capaços de revelar les regions denses de gas i pols que envolten les zones de formació estel·lar més intensa, han posat de manifest l'existència d'una població substancial de galàxies massives òpticament fosques. Així es denominen perquè no són identificables quan es busquen a través de la llum, a longituds d'ona òptica. Per aquesta raó, les principals característiques físiques d'aquestes galàxies –la seua massa estel·lar o la quantitat d'estreles que contenen– han sigut sempre incertes.
Des que en 2021, la NASA i els seus socis –l'Agència Espacial Europea (ESA) i l'Agència Espacial Canadenca (CSA)– van llançar a l'espai l'observatori de ciències espacials més poderós del món, el James Webb, els avanços en aquest camp suposen una veritable fita cosmològica.
Un estudi internacional en el qual participa la Universitat de València acaba de revelar una abundància de galàxies massives –un total de 36– enfosquides per la seua pròpia pols interestel·lar i identificades espectroscòpicament, és a dir, a través de línies en l'espectre originades pels elements químics més abundants –Hidrogen i Oxigen– en l'univers llunyà.
En particular, aquest estudi dirigit per la Universitat de Ginebra (UNIGE) i acabat de publicar en la revista Nature indica que tres d'aquestes galàxies estan formades per 100.000 milions d'estreles. Són galàxies ultramassives, quasi tan massives com la Via Làctia, i segons indica l'article, el fet d'haver-les trobat en una àrea xicoteta del cel suggereix que van poder existir en quantitats considerables a penes 1000 milions d'anys després del Big bang. Això reforça la hipòtesi que les galàxies en l'univers primerenc van formar les seues estreles de forma molt més eficient del que es pensava.
“Gràcies a la sensibilitat sense precedents del James Webb, aquestes han sigut identificades de manera immediata”, comenta Mauro Stefanon, investigador CIDEGENT del Departament d'Astronomia de la Universitat de València i coautor de l'article. “La confirmació espectroscòpica d'aquestes galàxies no sols confirma la seua existència en eixes èpoques, sinó que ens permet mesurar les seues masses estel·lars amb molta confiança. La combinació entre el gran nombre de galàxies identificades en una àrea molt xicoteta del cel i les seues elevades masses estel·lars indica que aproximadament la meitat del gas contingut en elles s'ha transformat en noves estreles.
La proporció és molt alta i això denota una formació estel·lar tan summament eficient en eixa època que desafia els models cosmològics actuals”, explica Stefanon.
No es tracta de les primeres galàxies massives en l'univers primitiu observades pel James Webb. En 2022, un altre equip de científics va identificar quatre galàxies que probablement es van fusionar a partir de gas al voltant de 350 milions d'anys després del Big bang, les més antigues detectades fins a l'actualitat. I l'any passat, el projecte en el qual participa la UV va identificar una població de sis galàxies observades en una època entre 500 i 800 milions des de la formació de l'univers.
“A més de tindre masses elevades, les observacions indiquen que aquestes galàxies estan formant estreles molt intensament, entre 600 i 1.000 noves cada any. Es tracta d'una taxa de formació estel·lar que correspon aproximadament al 20% del total de la taxa de formació estel·lar còsmica, i es produeix en els primers mil milions d'anys d'història de l'univers. Tot això que ara veiem es trobava amagat darrere de la pols”, explica el científic.
Aquest sorprenent descobriment ha sigut possible gràcies al programa FRESCO del telescopi espacial James Webb, que utilitza l'espectrògraf NIRCam/grism per a mesurar amb precisió les distàncies i les masses estel·lars de les galàxies.
Descobriment de ‘monstres rojos’
En analitzar les galàxies del sondeig FRESCO, s'ha comprovat que les tres galàxies ultramassives trobades –batejades com ‘els tres monstres rojos’ per l'aspecte que els confereix en les imatges del JWST el seu alt contingut en pols– estan formant estreles amb quasi el doble d'eficiència que les seues homòlogues de menor massa i que les galàxies d'èpoques posteriors.
Encara que aquestes troballes no entren en conflicte amb el model cosmològic estàndard, sí que plantegen nous interrogants a les teories existents sobre formació de galàxies. D'aquesta manera, tal com argumenta l'article, és possible que els models actuals hagen de considerar processos únics que van permetre a unes certes galàxies massives primerenques aconseguir una formació estel·lar tan eficient i, per tant, formar-se molt ràpidament i en una època tan primerenca en l'Univers. Futures observacions amb JWST i el Atacama Large Millimeter Array (ALMA) proporcionaran més informació sobre aquests monstres rojos ultramassius i revelaran mostres més àmplies d'aquest tipus de fonts. “A mesura que aprofundim en l'estudi d'aquestes galàxies apareixeran noves perspectives sobre les condicions que van donar forma a les èpoques més primerenques de l'Univers. Els monstres rojos són només el començament d'una nova era en l'exploració de l'univers primitiu”, conclou Mengyuan Xiao, investigador de la UNIGE i autor principal de l'estudi.
