No tan masivas como parecían: las primeras galaxias del Universo dan una esperanza a la Cosmología

Por eso, encontrar galaxias ya enormes a pocos cientos de millones de años del Big Bang fue toda una sorpresa. Algo igual de imposible que ver un niño de un metro ochenta y perfectamente formado apenas unos meses después de nacer. Del mismo modo, los datos del Webb mostraban galaxias tempranas que parecían haberse vuelto tan masivas tan rápidamente que ninguna simulación era capaz de explicarlas. Muchos empezaron a pensar que algo estaba funcionando muy mal en nuestra teoría de cómo nació y evolucionó el Universo, el llamado 'modelo estándar de la Cosmología'.

Pero un nuevo estudio recién publicado en 'The Astrophysical Journal' por un equipo de investigadores capitaneado por Katherine Chworowsky, de la Universidad de Texas en Austin, le acaba de dar un auténtico balón de oxígeno a la vieja teoría: algunas de esas primeras galaxias son, de hecho, mucho menos masivas de lo que parecían al principio. Y la 'culpa' de que nos parecieran mucho más grandes y pesadas la tienen los agujeros negros centrales de algunas de ellas, que hacen que parezcan mucho más grandes y brillantes de lo que realmente son.

«Seguimos viendo más galaxias de las previstas -afirma Chworowsky-, aunque ninguna de ellas es tan masiva como para 'romper' nuestro modelo de Universo». Los nuevos datos proceden de la encuesta CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science, o Encuesta Científica de Liberación Temprana de Evolución Cósmica del Webb), dirigida por Steven Finkelstein, también de la Universidad de Texas y coautor de la investigación.

Según el nuevo trabajo, todas las galaxias que parecían ser demasiado masivas poseen seguramente agujeros negros muy activos en su interior, esto es, que consumen rápidamente grandes cantidades de gas. Y sabemos que cuando eso sucede y un agujero negro absorbe mucha materia, no la devora directamente, sino que la obliga a girar a su alrededor a velocidades cercanas a la de la luz. Entonces la materia, sobreexcitada, empieza a brillar con gran intensidad, y forma un anillo anaranjado alrededor del propio agujero negro, como vimos en las recientes imágenes de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo de nuestra propia galaxia. El proceso hace que estas galaxias sean mucho más brillantes de lo que serían si su brillo sólo dependiera de la luz de sus estrellas.

Cuando los investigadores eliminaron estas galaxias de los análisis del Universo temprano, Chworowsky y sus colegas comprobaron que ninguna de las restantes era demasiado masiva como para no encajar en los modelos existentes.

«Por lo tanto -dice por su parte Finkelstein- la conclusión es que no hay crisis en el modelo estándar de Cosmología. Cada vez que tienes una teoría que, como esta, ha resistido todo tipo de pruebas durante tanto tiempo, necesitas una evidencia abrumadora para descartarla. Y ese, simplemente, no es el caso».

Sin embargo, y a pesar de que el nuevo estudio parece resolver el problema principal al que se enfrentaba la Cosmología, aún queda otra cuestión pendiente, aunque menos espinosa: James Webb ha descubierto en el Universo temprano cerca del doble de las galaxias masivas previstas por el modelo estándar. Una posible razón podría ser que las primeras estrellas se formaron más rápidamente en el universo primitivo de lo que se creía, desde luego mucho más que en la actualidad. «Tal vez -dice Chworowsky- en el Universo primitivo las galaxias eran mejores a la hora de convertir el gas en estrellas».

El proceso de formación estelar ocurre cuando las nubes de gas caliente se enfrían lo suficiente como para sucumbir a la gravedad y se condensan en una o más estrellas. Pero a medida que el gas se comprime, se calienta, generando presión hacia afuera, lo que hace que una parte del gas vuelva a ser expulsado hacia el exterior. En nuestra región del Universo, el equilibrio de estas fuerzas opuestas tiende a hacer que el proceso de formación estelar sea muy lento. Pero tal vez, y debido a que el Universo primitivo era más denso de lo que es hoy, en aquél entonces fuera más difícil expulsar gas durante la formación de estrellas, lo que permitió que el proceso fuera más rápido.

Por lo tanto, y a pesar de que los investigadores parecen haber demostrado que el modelo estándar de la Cosmología probablemente no esté 'roto', sí que puede seguir siendo necesario afinar nuestras ideas sobre la formación estelar.

«Por eso todavía existe esa sensación de intriga -asegura Chworowsky-. Y es que no todo se entiende del todo. Eso es lo que hace que este tipo de ciencia sea divertida, porque sería un campo terriblemente aburrido si un artículo resolviera todo, o no dejara más preguntas que responder».