El estudio de una imagen tomada por el JWST ha llevado al descubrimiento de una galaxia en el universo temprano unos mil millones de años después del Big Bang cuya firma luminosa se atribuye a su gas nebular que eclipsa a sus estrellas. Ahora llamada GS-NDG-9422, la galaxia es químicamente compleja y no tiene estrellas de Población III. De manera similar, se descubrió que la galaxia más distante JADES-GS-z14-0 formada en el universo temprano unos 290 millones de años después del Big Bang tenía metales. Según el conocimiento actual, la primera generación de estrellas del universo temprano debería ser estrellas de Población III con metalicidad cero. En astronomía, cualquier elemento más pesado que el helio se considera un metal. Los no metales químicos como el oxígeno, el nitrógeno, etc. son metales en el contexto cosmológico. Las estrellas se enriquecen con metales en cada generación después de un evento de supernova.
Utilizando una imagen captada por el instrumento NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) del telescopio espacial James Webb (JWST), los investigadores han identificado una galaxia única del universo primitivo con un desplazamiento al rojo de Z= 5.943, que corresponde aproximadamente a mil millones de años después del Big Bang. Esta galaxia, ahora denominada GS-NDG-9422, puede ser una fase de eslabón perdido de la evolución galáctica entre las primeras estrellas del universo y las galaxias bien establecidas.
La imagen del débil punto de la galaxia GS-NDG-9422 tiene una firma luminosa única. La fuente de luz que se ve en la imagen es el gas caliente de la galaxia. La luz no proviene de sus estrellas.
A diferencia de las estrellas masivas de nuestro universo local, cuya temperatura es de unos 40,000 a 50,000 °C, las estrellas de la galaxia GS-NDG-9422 son extremadamente calientes. Es posible que esta galaxia estuviera en la etapa de formación estelar dentro de una densa nebulosa de gas que producía una gran cantidad de estrellas masivas y calientes cuando la luz abandonó esta galaxia hace unos 12.8 millones de años para llegar al JWST en la actualidad. La observación encaja con el modelo informático de que el bombardeo constante del gas nebular por los fotones de las estrellas calientes calentó el gas nebular a más de 80,000 °C, lo que le permitió brillar más en la luz infrarroja cercana que las estrellas.
Una galaxia dominada por luz nebular (en lugar de luz estelar) se corresponde con los entornos de la primera generación de estrellas del universo primitivo. Las estrellas en dichas galaxias son estrellas de Población III con metalicidad cero. Sin embargo, sorprendentemente, la galaxia GS-NDG-9422 no tiene estrellas de Población III. Los datos del JWST muestran que GS-NDG-9422 es químicamente compleja.
El caso de la galaxia más distante, JADES-GS-z14-0, formada en el universo temprano unos 290 millones de años después del Big Bang, es aún más desconcertante. Las estrellas de esta galaxia deberían ser estrellas de población III con metalicidad cero; sin embargo, el estudio de las propiedades infrarrojas de la galaxia JADES-GS-z14-0 revela la presencia de oxígeno, lo que significa enriquecimiento de metales, lo que implica que generaciones de estrellas ya deberían haber completado sus ciclos de vida.
Las primeras estrellas del universo no tienen metales o tienen muy pocos. Se las llama estrellas de población III (o estrellas de población III). Las estrellas de bajo contenido de metales son estrellas de población II. Las estrellas jóvenes tienen un alto contenido de metales y se las llama “estrellas de población I” o estrellas solares de metal. Con una metalicidad relativamente alta del 1.4 %, el Sol es una estrella reciente. En astronomía, cualquier elemento más pesado que el helio se considera un metal. Los no metales químicos como el oxígeno, el nitrógeno, etc. son metales en el contexto cosmológico. Las estrellas se enriquecen con metales en cada generación después de un evento de supernova. El aumento del contenido de metales en las estrellas indica una edad más joven.
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Referencias:
- Cameron A. J., et al 2024. Galaxias dominadas por nebulosas: información sobre la función de masa inicial estelar a alto corrimiento al rojo. Publicado: 21 de junio de 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volumen 534, Número 1, octubre de 2024, páginas 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- Noticias de la NASA: En Odd Galaxy, el telescopio Webb de la NASA encuentra un posible eslabón perdido que lleva a las primeras estrellas. Disponible en https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Universo temprano: la galaxia más distante “JADES-GS-z14-0″ desafía los modelos de formación de galaxias. Scientific European. Publicado el 12 de agosto de 2024. Disponible en https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
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