El equipo de investigación, incluido un astrónomo de UC Riverside, hizo descubrimientos utilizando el Telescopio espacial James Webb.

Utilizando el telescopio espacial James Webb, un equipo internacional que incluye al astrónomo Alexander de la Vega de la Universidad de California en Riverside (UCR) descubrió la galaxia espiral barrada más distante similar a Vía Láctea que se ha observado hasta la fecha.

Hasta ahora, se creía que las galaxias espirales barradas como la Vía Láctea no podrían observarse antes de que el Universo, cuya edad se estima en 13.800 millones de años, alcanzara la mitad de su edad actual.

La investigación, publicada en la revista Naturaleza esta semana fue dirigido por científicos del Centro de Astrobiología de España.

“Esta galaxia, llamada ceers-2112, se formó poco después de la Big Bang”, dijo el coautor De la Vega, investigador postdoctoral en el Departamento de Física y Astronomía. “El hallazgo de ceers-2112 muestra que las galaxias del universo primitivo podrían ser tan ordenadas como la Vía Láctea. Esto es sorprendente porque las galaxias eran mucho más caóticas en el Universo temprano y muy pocas tenían estructuras similares a la Vía Láctea”.

Entendiendo las barras galácticas

Ceers-2112 tiene un bar en el centro. De la Vega explicó que una barra galáctica es una estructura formada por estrellas dentro de galaxias. Las barras galácticas se parecen a nuestras barras cotidianas, como una barra de chocolate. Es posible encontrar barras en galaxias no espirales, afirmó, pero son muy raras.

«Casi todas las barras se encuentran en galaxias espirales», dijo de la Vega, quien se unió a la UCR el año pasado después de recibir su doctorado en astronomía en la Universidad Johns Hopkins. «La barra en ceers-2112 sugiere que las galaxias han madurado y ordenado mucho más rápidamente de lo que pensábamos anteriormente, lo que significa que algunos aspectos de nuestras teorías sobre la formación y evolución de galaxias necesitan revisión».

Representación artística de la galaxia espiral barrada ceers-2112, observada en el universo primitivo. La Tierra se refleja en una burbuja ilusoria que rodea la galaxia, recordando la conexión entre la Vía Láctea y ceers-2112. Crédito: Luca Costantin/CAB/CSIC-INTA

La comprensión previa de los astrónomos sobre la evolución de las galaxias era que se necesitaban varios miles de millones de años para que las galaxias se ordenaran lo suficiente como para desarrollar barras.

«El descubrimiento de ceers-2112 muestra que esto puede suceder en sólo una fracción de ese tiempo, en aproximadamente mil millones de años o menos», dijo de la Vega.

Según él, se cree que las barras galácticas se forman en galaxias espirales con estrellas que giran de forma ordenada, como ocurre en la Vía Láctea.

“En estas galaxias, las barras pueden formarse espontáneamente debido a inestabilidades en la estructura espiral o efectos gravitacionales de una galaxia vecina”, dijo de la Vega. “En el pasado, cuando el universo era muy joven, las galaxias eran inestables y caóticas. Se pensaba que las barras no podían formarse ni durar mucho en las galaxias del universo primitivo”.

Implicaciones y aportes del descubrimiento.

Se espera que el descubrimiento de ceers-2112 cambie al menos dos aspectos de la astronomía.

Alexander de la Vega es investigador postdoctoral en UC Riverside. Crédito: Alejandro de la Vega, UC Riverside

«En primer lugar, los modelos teóricos de formación y evolución de galaxias tendrán que tener en cuenta el hecho de que algunas galaxias se volvieron lo suficientemente estables como para albergar barras muy temprano en la historia del Universo», dijo de la Vega. “Es posible que estos modelos deban ajustarse a la cantidad de materia oscura que forma las galaxias en el universo primitivo, ya que se cree que la materia oscura afecta la tasa de formación de barras. En segundo lugar, el descubrimiento de ceers-2112 demuestra que se podían detectar estructuras en forma de barras cuando el Universo era muy joven. Esto es importante porque las galaxias en el pasado distante eran más pequeñas que ahora, lo que dificulta la búsqueda de barras. El descubrimiento de ceers-2112 allana el camino para que se descubran más barras en el universo joven”.

De la Vega ayudó al equipo de investigación estimando el corrimiento al rojo y las propiedades de ceers-2112. También contribuyó a la interpretación de medidas.

«El corrimiento al rojo es una propiedad observable de una galaxia que indica qué tan lejos está y qué tan atrás en el tiempo se ve la galaxia, lo cual es una consecuencia de la velocidad finita de la luz», dijo.

Lo que más sorprendió a De la Vega al descubrir ceers-2112 fue lo bien que se podían limitar las propiedades de su barra.

«Al principio pensé que detectar y estimar las propiedades de las barras en galaxias como ceers-2112 estaría plagado de incertidumbres en las mediciones», dijo. «Pero el poder del telescopio espacial James Webb y la experiencia de nuestro equipo de investigación nos ayudaron a imponer fuertes limitaciones al tamaño y la forma de la barra».

En la UCR, de la Vega supervisa la divulgación astronómica. Planea noches de telescopios dentro y fuera del campus y visitas a escuelas locales para dar presentaciones sobre astronomía. También dirige la serie pública de conferencias de astronomía “Jueves Cósmicos”, así como eventos únicos para ocasiones especiales, como fiestas para observar eclipses.

El artículo de investigación se titula «Una galaxia espiral barrada similar a la Vía Láctea con un corrimiento al rojo de 3».

Referencia: “Una galaxia espiral barrada similar a la Vía Láctea con un corrimiento al rojo de 3” por Luca Costantin, Pablo G. Pérez-González, Yuchen Guo, Chiara Buttitta, Shardha Jogee, Micaela B. Bagley, Guillermo Barro, Jeyhan S .Kartaltepe, Anton M. Koekemoer, Cristina Cabello, Enrico Maria Corsini, Jairo Méndez-Abreu, Alexander de la Vega, Kartheik G. Iyer, Laura Bisigello, Yingjie Cheng, Lorenzo Morelli, Pablo Arrabal Haro, Fernando Buitrago, MC Cooper, Avishai Dekel, Mark Dickinson, Steven L. Finkelstein, Mauro Giavalisco, Benne W. Holwerda, Marc Huertas-Company, Ray A. Lucas, Casey Papovich, Nor Pirzkal, Lise-Marie Seillé, Jesús Vega-Ferrero, Stijn Wuyts y LY Aaron Yung, noviembre 8, 2023, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-023-06636-x