Nuevo catálogo de 1.700 familias de galaxias hasta 12.000 millones de años luz

Un equipo de astrónomos ha presentado la mayor muestra de grupos de galaxias jamás detectada, utilizando datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST) en una zona del cielo denominada COSMOS Web.

El estudio marca un hito importante en la astronomía extragaláctica, proporcionando información sin precedentes sobre la formación y evolución de las galaxias y la estructura a gran escala del universo.

Retrocediendo en el tiempo hasta cuando el universo era más joven que la Tierra ahora, las imágenes abarcan el período comprendido entre hace unos 12.000 millones de años y hace 1.000 millones de años.

El nuevo catálogo de imágenes, que se publicará próximamente en la revista Astronomy and Astrophysics, incluye cerca de 1.700 grupos de galaxias. La impresionante imagen del grupo de investigación de un cúmulo de galaxias a más de 6.000 millones de años luz de distancia se presentará como la imagen del mes de la Agencia Espacial Europea (ESA) a partir del 29 de abril.

"Podemos observar algunas de las primeras galaxias formadas en el universo", afirma Ghassem Gozaliasl, de la Universidad Aalto y jefe del equipo de detección de grupos de galaxias que dirigió el estudio. "Detectamos 1.678 grupos de galaxias o protocúmulos -la muestra más grande y profunda de grupos de galaxias jamás detectada- con el Telescopio Espacial James Webb. Con esta muestra, podemos estudiar la evolución de las galaxias en grupos a lo largo de los últimos 12.000 millones de años de tiempo cósmico".

El Telescopio Espacial James Webb comenzó a operar en 2022. El telescopio más grande en el espacio, su mayor resolución y sensibilidad han permitido a los astrónomos ver más lejos y con mayor precisión que nunca. Dado que la luz viaja a una velocidad finita, cuanto más lejos está un objeto, más retrocedemos en el tiempo con respecto a su imagen. Al observar galaxias muy tenues y distantes (las galaxias más tenues de este conjunto de datos son mil millones de veces más tenues de lo que el ojo humano puede percibir), el equipo pudo vislumbrar el aspecto de las galaxias en el universo primitivo.

Los grupos y cúmulos de galaxias son entornos ricos en materia oscura, gas caliente y galaxias centrales masivas que a menudo albergan agujeros negros supermasivos, explica Gozaliasl. Las complejas interacciones entre estos componentes desempeñan un papel crucial en la configuración de los ciclos de vida de las galaxias e impulsan la evolución de los propios grupos y cúmulos. Al descubrir una historia más completa de estas estructuras cósmicas, podemos comprender mejor cómo estos procesos han influido en la formación y el crecimiento tanto de las galaxias masivas como de las estructuras más grandes del universo.

Las galaxias no están distribuidas uniformemente por el universo. En cambio, se agrupan en regiones densas conectadas por filamentos y paredes, formando una vasta estructura conocida como la red cósmica. Las galaxias verdaderamente aisladas son raras; la mayoría residen en grupos de galaxias, que suelen contener entre tres y unas pocas docenas de galaxias, o en cúmulos de galaxias más grandes, que pueden incluir cientos o incluso miles de galaxias unidas por la gravedad. Nuestra Vía Láctea forma parte de un pequeño grupo de galaxias conocido como el Grupo Local, que incluye la galaxia de Andrómeda y docenas de galaxias más pequeñas.

"Al igual que los humanos, las galaxias se unen y forman familias", explica Gozaliasl. "Los grupos y cúmulos son realmente importantes, porque dentro de ellos las galaxias pueden interactuar y fusionarse, lo que resulta en la transformación de la estructura y la morfología galáctica. Estudiar estos entornos también nos ayuda a comprender el papel de la materia oscura, la retroalimentación de los agujeros negros supermasivos y la historia térmica del gas caliente que llena el espacio entre las galaxias".

Dado que el nuevo catálogo incluye observaciones que abarcan desde mil millones hasta doce mil millones de años atrás, los científicos pueden comparar algunas de las estructuras más antiguas del universo con otras relativamente modernas para aprender más sobre los grupos de galaxias y su evolución.

Estudiar la historia de los grupos de galaxias también puede ayudar a los astrónomos a comprender cómo se forman las galaxias gigantes y más brillantes (BGG) en sus centros mediante fusiones repetidas, un área explorada en profundidad en varias publicaciones recientes de Gozaliasl.

"Cuando observamos el universo en profundidad, las galaxias tienen formas más irregulares y están formando muchas estrellas. Más cerca de nuestra época, la formación estelar se denomina 'extinta': las galaxias tienen estructuras más simétricas, como las galaxias elípticas o espirales. Es realmente emocionante ver cómo las formas cambian a lo largo del tiempo cósmico. Podemos empezar a responder muchas preguntas sobre qué sucedió en el universo y cómo evolucionaron las galaxias", afirma Gozaliasl.