Astrónoma de NOIRLab descubre la galaxia espiral más antigua que se conoce

El descubrimiento indica a los astrónomos que las galaxias parecidas a la Vía Láctea se pueden desarrollar en el Universo mucho antes de lo que se pensaba posible.

Un equipo internacional de astrónomos, liderados por la astrónoma de NOIRLab de NSF Christina Williams, descubrió la galaxia espiral más distante de la que se tenga registro hasta ahora. Se trata de Zhúlóng, que significa ‘Dragón Antorcha’ en la mitología china, y corresponde a un sistema ultra masivo que ya existía a mil millones de años después del Big Bang, y que sin embargo, muestra una estructura sorprendentemente madura. Zhúlóng fue descubierta como parte del Estudio PANORAMIC Survey realizado en el Telescopio Espacial James Webb.

Las enormes galaxias espirales de gran diseño como nuestra Vía Láctea son comunes en el Universo cercano, pero difíciles de encontrar en el Universo primitivo, lo que concuerda con las expectativas de que los grandes discos con brazos espirales pueden tomar miles de millones de años en formar. Sin embargo, la asistente de astrónoma, Christina Williams de NOIRLab de NSF, que es financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, descubrió una sorprendente galaxia espiral madura tan solo mil millones de años después del Big Bang [1]. Se trata de la galaxia espiral más distante y antigua conocida en el Universo.

La galaxia fue descubierta en el marco del Estudio PANORAMIC que se lleva a cabo con el telescopio espacial James Webb (JWST, por sus siglas en inglés) y está co-dirigido por Williams y Pascal Oesch, de la Universidad de Génova (UNIGE). El nombre de la galaxia, llamada Zhúlóng, significa “Dragón Antorcha” en la mitología china, y se refiere a una criatura asociada a la luz y al tiempo cósmico.

La investigación se realizó para producir una amplia zona de imágenes de rastreo utilizando el JWST para complementar futuros estudios de vastas áreas basadas en datos de NOIRLab, tales como el próximo Estudio del Legado del Espacio-Tiempo (LSST, por sus siglas en inglés) que será realizado por el Observatorio Vera C. Rubin. 

“Para descubrir galaxias raras y masivas son necesarios estudios de grandes áreas”, explica Williams, quien es co-autora del artículo en el que se presentan estos resultados. “Esperábamos descubrir galaxias masivas y brillantes en las épocas más tempranas del Universo para comprender la evolución y formación de las galaxias masivas, lo que nos puede ayudar a interpretar las épocas posteriores de su evolución que se podrán observar con el LSST.”

Zhúlóng tiene una estructura sorprendentemente madura que es única entre las galaxias distantes, que son típicamente grumosas e irregulares. Se parece más a las galaxias que se encuentran en el Universo cercano y tiene una masa y tamaño similares a la Vía Láctea. Su estructura muestra un bulbo compacto al centro con estrellas antiguas, rodeado por un enorme disco de estrellas jóvenes que se concentran en los brazos espirales.

Se trata de un descubrimiento sorprendente en varios frentes. En primer lugar, demuestra que las galaxias maduras que se parecen a las que tenemos en nuestro vecindario cósmico pueden desarrollarse mucho más temprano en el Universo de lo que pensábamos anteriormente. En segundo lugar, durante mucho tiempo se teorizó en cuanto a la formación de los brazos espirales en las galaxias, pero esta galaxia en particular demuestra que los brazos espirales pueden evolucionar en escalas de tiempo mucho más cortas.

“Es realmente emocionante verificar que esta galaxia se parezca a una galaxia espiral de gran diseño como nuestra Vía Láctea. Generalmente, se cree que a estas estructuras les toma miles de millones de años formar galaxias, pero Zhúlóng demuestra que esto también puede ocurrir en apenas mil millones de años”, explicó Williams.

Lo exótico de las galaxias como Zhúlóng sugiere que las estructuras en espiral podrían ser efímeras en esta época del Universo. Es posible que las fusiones galácticas, u otros procesos evolutivos más comunes en el Universo primitivo, puedan destruir los brazos espirales. Por lo tanto, las estructuras espirales pueden ser más estables en épocas posteriores del tiempo cósmico, razón por la cual son más comunes en nuestro vecindario.

El Estudio PANORAMIC es novedoso en este sentido, porque es uno de los primeros proyectos del JWST en utilizar el “modo paralelo puro” —una estrategia de observación muy eficiente en el que una segunda cámara colecta imágenes adicionales mientras la cámara principal del JWST apunta a otro lugar. Al respecto Williams expresó que “sin duda fue una aventura ser una de las primeras en utilizar un nuevo modo de observación en un telescopio nuevo”.

Observaciones futuras con el JWST y ALMA, ayudarán a confirmar las propiedades de Zhúlóng y revelar más detalles sobre la historia de su formación. A medida que los rastreos extragalácticos continúan, los astrónomos esperan encontrar más galaxias de este tipo, lo que ofrecerá información fresca sobre los complejos procesos que moldearon el Universo primitivo.