Webb consigue, por primera vez, observar el nacimiento de lo que hoy es un gigantesco cúmulo galáctico

A solo 650 millones de años del Big Bang, siete jóvenes galaxias forman un 'protocúmulo' destinado a crecer hasta parecerse al Cúmulo de Coma, un 'monstruo' del Universo moderno formado por más de mil galaxias

De nacimientos y muertes de estrellas a viajes en el tiempo: lo que nos ha enseñado el James Webb en su primer año

Se ha confirmado que las siete galaxias resaltadas en esta imagen del Telescopio Espacial James Webb, a solo 650 millones de años del Big Bang, forman parte de un cúmulo en pleno desarrollo NASA, ESA, CSA, T. Morishita (IPAC). Procesado de imagen: A. Pagan (STScI)

José Manuel Nieves

Madrid

27/04/2023
Actualizado a las 04:21h.

Incluso los mayores gigantes fueron bebés, alguna vez, pequeños e indefensos. Y eso no solo vale para las criaturas vivientes de nuestro minúsculo planeta, sino también para las mismísimas estrellas, galaxias y, como es el caso, cúmulos de galaxias. Hasta ahora no habíamos tenido ocasión ... de ver con detalle los años 'juveniles' del Universo, aquellos lejanos tiempos en que las galaxias se formaron y empezaron a agruparse en estructuras mayores que, con el tiempo, darían lugar a los gigantescos cúmulos galácticos que vemos en la actualidad.

Pero el Telescopio Espacial James Webb lo ha cambiado todo, y gracias a su sensibilidad y potencia ha empezado a arrojar luz sobre esos años de formación galáctica que hasta ahora habían estado fuera de nuestro alcance. Ahora, y por primera vez, se ha confirmado el hallazgo de un 'protocúmulo' de siete galaxias a una distancia de 13.100 millones de años luz, o lo que es lo mismo, a solo 650 millones de años del Big Bang. En base a los datos recopilados, los astrónomos calcularon cómo sería el desarrollo futuro de ese cúmulo naciente, y descubrieron que crecerá en masa y tamaño hasta parecerse al Cúmulo de Coma, un 'monstruo' del Universo moderno formado por más de mil galaxias.

Ese antiquísimo cúmulo en formación, explica Takahiro Morishita, del Instituto de Tecnología IPAC-California y autor principal de un estudio que se publica en 'Astrophysical Journal Letters', «es un lugar muy especial y único de evolución galáctica acelerada, y Webb nos ha dado la capacidad sin precedentes de medir las velocidades de estas siete galaxias y de confirmar con toda confianza que están unidas en un protocúmulo».

El hito fue posible gracias a las precisas mediciones del Espectrógrafo de infrarrojo cercano del Webb, NIRSpec, que confirmó las velocidades y las distancias relativas de las siete galaxias al moverse dentro de un halo de materia oscura a unos mil km/s. Los datos recabados permitieron a los astrónomos modelar el desarrollo futuro de ese grupo de jóvenes galaxias y seguir su probable evolución hasta el Universo moderno.

El protocúmulo crecerá en masa y tamaño hasta parecerse al actual cúmulo de Coma, formado por más de 1.000 galaxias y que forma parte a su vez del Supercúmulo de Coma, una esfera de 20 millones de años luz de diámetro que contiene más de 3.000 galaxias individuales, una de las colecciones galácticas más densas que se conocen. En palabras de Benedetta Vulcani, Del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia y otro de los miembros del equipo de investigación, «podemos ver estas galaxias distantes como pequeñas gotas de agua en diferentes ríos, y podemos ver cómo eventualmente se convertirán en parte de un gran río poderoso».

Los cúmulos de galaxias son las mayores concentraciones de materia (y masa) en el universo conocido, lo que puede deformar drásticamente el tejido del espacio-tiempo mismo. Esta deformación, llamada lente gravitacional, tiene el efecto de aumentar, como una lupa cósmica, los objetos más allá del cúmulo, lo que permite a los astrónomos mirar a través del cúmulo como si fuera una lente gigante. Los investigadores pudo utilizar este efecto, mirando a través del cúmulo de Pandora para ver el protocúmulo; incluso los poderosos instrumentos de Webb necesitan la ayuda de la naturaleza para poder ver tan lejos.

Las siete galaxias confirmadas por Webb se establecieron por primera vez como candidatas para la observación utilizando datos del programa Frontier Fields del telescopio espacial Hubble. El programa dedicó tiempo del Hubble a las observaciones utilizando lentes gravitacionales, para observar galaxias muy distantes en detalle. Sin embargo, debido a que Hubble no puede detectar luz más allá del infrarrojo cercano, solo pudo ver una cantidad limitada de detalles. Webb retomó la investigación, centrándose en las galaxias exploradas por Hubble y reuniendo datos espectroscópicos detallados, además de imágenes.

«Es asombrosa la ciencia que ahora podemos soñar con hacer, gracias a que tenemos el Webb -afirma Tommaso Treu, de la Universidad de California en Los Ángeles y otro de los miembros del equipo-. Con este pequeño protocúmulo de siete galaxias, a esta gran distancia, tuvimos una tasa de confirmación espectroscópica del cien por cien, lo que demuestra el potencial futuro para mapear la materia oscura y completar la línea de tiempo del desarrollo temprano del universo».