Los astrónomos que usan el telescopio Webb 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 tres mil millones de años luz de distancia de nuestra perspectiva en la Tierra.
Usando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA, un equipo internacional de astrónomos detectó moléculas orgánicas complejas, similares al humo, el hollín y el smog de la Tierra, en una galaxia a 12 mil millones de años luz de distancia. El descubrimiento desafía la comprensión previa sobre el vínculo entre estas moléculas y la formación estelar, ya que algunas regiones mostraron la presencia de estas moléculas sin formación estelar, y viceversa. La detección fue posible gracias al poder combinado de Webb y la lente gravitacional, un fenómeno que ocurre cuando dos galaxias se alinean perfectamente desde la perspectiva de un observador en la Tierra. Esta es la primera detección de Webb de moléculas complejas en el universo temprano y abre posibilidades para comprender mejor la naturaleza de las galaxias y la historia del universo.
Un equipo internacional de astrónomos ha detectado moléculas orgánicas complejas en la galaxia más distante hasta la fecha utilizando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA.
El descubrimiento de las moléculas, que son familiares en la Tierra en humo, hollín y smog, demuestra el poder de Webb para ayudar a comprender la compleja química que va de la mano con el nacimiento de nuevas estrellas incluso en los primeros períodos de la historia del universo. Al menos para las galaxias, los nuevos hallazgos ponen en duda el viejo adagio de que donde hay humo, hay fuego.
Usando el telescopio Webb, el astrónomo de la Universidad de Texas A&M Justin Spilker y sus colaboradores encontraron las moléculas orgánicas en una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de distancia. Debido a su distancia extrema, la luz detectada por los astrónomos comenzó su viaje cuando el universo tenía menos de 1.5 millones de años, aproximadamente el 10% de su edad actual. La galaxia fue descubierta por primera vez por el Telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencias en 2013 y desde entonces ha sido estudiada por muchos observatorios, incluidos el radiotelescopio ALMA y el Telescopio Espacial Hubble.
La galaxia observada por Webb muestra un anillo de Einstein causado por un fenómeno conocido como lente, que 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 magnifique, como mirar a través del tallo de una copa de vino. Debido a que están ampliadas, la lente permite a los astrónomos estudiar galaxias muy distantes con más detalle de lo que sería posible. Crédito: S. Doyle / J. Spilker
Spilker señala que el descubrimiento, publicado el 5 de junio en la revista Nature, fue posible gracias a los poderes combinados de Webb y el destino, con un poco de ayuda de un fenómeno llamado lente gravitacional. La lente, 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 ampliada por la galaxia en primer plano en forma de anillo, conocida como anillo de Einstein.
“Al combinar las asombrosas capacidades de Webb con una ‘lupa cósmica’ natural, pudimos ver aún más detalles de los que podríamos”, dijo Spilker, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de Texas A&M y miembro del Instituto George P. y Cynthia Woods Mitchell de Física Fundamental y Astronomía. “Ese nivel de aumento es en realidad lo que nos hizo interesarnos en mirar esta galaxia con Webb en primer lugar, porque realmente nos permite ver todos los ricos detalles de lo que compone una galaxia en el universo temprano que nunca podríamos hacer de otra manera”.
Los datos de Webb encontraron la firma reveladora de grandes moléculas orgánicas similares al smog y al humo, componentes básicos de las mismas emisiones de hidrocarburos causantes de cáncer en la Tierra que contribuyen clave a la contaminación atmosférica. Sin embargo, Spilker dice que las implicaciones de las señales de humo galáctico son mucho menos desastrosas para sus ecosistemas cósmicos.
“Estas grandes moléculas son en realidad bastante comunes en el espacio”, explicó Spilker. “Los astrónomos solían pensar que eran una buena señal de que se estaban formando nuevas estrellas. Dondequiera que vieras estas moléculas, las estrellas bebé también estaban allí ardiendo “.
Los nuevos resultados de Webb muestran que esta idea podría no sonar exactamente cierta en el universo temprano, según Spilker.
“Gracias a las imágenes de alta definición de Webb, encontramos muchas regiones con humo pero sin formación estelar, y otras con nuevas estrellas formándose pero sin humo”, agregó Spilker.
El estudiante graduado de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Kedar Phadke, quien dirigió el desarrollo técnico de las observaciones de Webb del equipo, señaló que los astrónomos están utilizando Webb para hacer conexiones a través de la inmensidad del espacio con un potencial sin precedentes.
“Descubrimientos como este son precisamente para lo que Webb fue construido: comprender las primeras etapas del universo de maneras nuevas y emocionantes”, dijo Phadke. Es sorprendente que podamos identificar moléculas a miles de millones de años luz de distancia con las que estamos familiarizados aquí en la Tierra, incluso si aparecen de maneras que no nos gustan, como el smog y el humo. También es una declaración poderosa sobre las increíbles capacidades de Webb que nunca antes habíamos tenido”.
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 es la primera detección de Webb de moléculas complejas en el universo temprano, un momento histórico 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, estamos ansiosos por tratar de entender si es realmente cierto que donde hay humo, hay fuego. Tal vez incluso podamos encontrar galaxias que sean tan jóvenes que moléculas complejas como estas aún no hayan tenido tiempo de formarse en el vacío del espacio, por lo que las galaxias son todo fuego y no humo. La única forma de saberlo con certeza es mirar más galaxias, con suerte incluso más lejos que esta”.
El documento del equipo, “Variaciones espaciales en la emisión de hidrocarburos aromáticos en una galaxia rica en polvo”, se puede ver en línea junto con cifras y reconocimientos relacionados.
Imagen de la portada: En esta imagen Webb en falso color, la galaxia en primer plano se muestra en azul, mientras que la galaxia de fondo está en rojo. Las moléculas orgánicas están resaltadas en naranja. Crédito: J. Spilker / S. Doyle, NASA, ESA, CSA
Referencia: “Spatial variations in aromatic hydrocarbon emission in a dust-rich galaxy” por Justin S. Spilker, Kedar A. Phadke, Manuel Aravena, Melanie Archipley, Matthew B. Bayliss, Jack E. Birkin, Matthieu Béthermin, James Burgoyne, Jared Cathey, Scott C. Chapman, Håkon Dahle, Anthony H. Gonzalez, Gayathri Gururajan, Christopher C. Hayward, Yashar D. Hezaveh, Ryley Hill, Taylor A. Hutchison, Keunho J. Kim, Seonwoo Kim, David Law, Ronan Legin, Matthew A. Malkan, Daniel P. Marrone, Eric J. Murphy, Desika Narayanan, Alex Navarre, Grace M. Olivier, Jeffrey A. Rich, Jane R. Rigby, Cassie Reuter, James E. Rhoads, Keren Sharon, J. D. T. Smith, Manuel Solimano, Nikolaus Sulzenauer, Joaquin D. Vieira, David Vizgan, Axel Weiß y Katherine E. Whitaker, 5 de junio de 2023, Naturaleza. DOI: 10.1038/s41586-023-05998-6 JWST es operado por el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial bajo la administración de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía bajo el contrato de la NASA NAS 5-03127. El Telescopio del Polo Sur cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía y el Programa Antártico de los Estados Unidos.