El Telescopio Espacial Webb ha detectado cinco cúmulos de estrellas en el Arco de la Gema Cósmica (SPT0615-JD1), una galaxia que emitía luz cuando el Universo tenía sólo unos 460 millones de años.
Este es el primer descubrimiento de cúmulos de estrellas en una galaxia joven, menos de 500 millones de años después del Big Bang.
El Arco de la Gema Cósmica se descubrió inicialmente en imágenes del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA obtenidas por el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) del cúmulo de galaxias en lente SPT-CL J0615-5746.
«Se cree que estas galaxias son una fuente importante de la intensa radiación que reionizó el Universo temprano», compartió en un comunicado la autora principal Angela Adamo de la Universidad de Estocolmo y el Centro Oskar Klein en Suecia. «Lo que tiene de especial el arco de la Gema Cósmica es que gracias a las lentes gravitacionales podemos resolver la galaxia a escalas de pársec».
Con Webb, el equipo científico ahora puede ver dónde se formaron las estrellas y cómo se distribuyen, de manera similar a cómo se utiliza el Telescopio Espacial Hubble para estudiar galaxias locales. La visión de Webb brinda una oportunidad única para estudiar la formación estelar y el funcionamiento interno de las galaxias jóvenes a una distancia sin precedentes.
«La increíble sensibilidad y resolución angular del Webb en longitudes de onda del infrarrojo cercano, combinado con el efecto de lente gravitacional proporcionado por el enorme cúmulo de galaxias en primer plano, permitió este descubrimiento», explicó Larry Bradley del Instituto Científico del Telescopio Espacial e investigador principal del programa de observación Webb que capturó estos datos. «Ningún otro telescopio podría haber hecho este descubrimiento.»
«La conmoción y el asombro fueron increíbles cuando abrimos las imágenes de Webb por primera vez»añadió Adamo. «Vimos una pequeña cadena de puntos brillantes, reflejados de un lado a otro: ¡estas joyas cósmicas son cúmulos de estrellas! ¡Sin el Webb no habríamos sabido que estábamos viendo cúmulos de estrellas en una galaxia tan joven!»
En nuestra Vía Láctea vemos antiguos cúmulos de estrellas globulares, que están unidos por la gravedad y han sobrevivido durante miles de millones de años. Se trata de antiguas reliquias de intensa formación estelar en el Universo temprano, pero no se comprende bien dónde y cuándo se formaron estos cúmulos. La detección de jóvenes cúmulos de estrellas masivas en el arco de la Gema Cósmica nos da una excelente visión de las primeras etapas de un proceso que puede continuar formando cúmulos globulares.
Los cúmulos recién detectados en el arco son masivos, densos y están ubicados en una región muy pequeña de su galaxia, pero también aportan la mayor parte de la luz ultravioleta proveniente de su galaxia anfitriona. Los cúmulos son significativamente más densos que los cúmulos de estrellas cercanos. Este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor cómo las galaxias jóvenes formaron sus estrellas y dónde se formaron los cúmulos globulares.
El equipo señala que este descubrimiento conecta una variedad de campos científicos. «Estos resultados proporcionan evidencia directa que indica que los cúmulos protoglobulares se formaron en galaxias débiles durante la era de la reionización, contribuyendo a nuestra comprensión de cómo estas galaxias lograron reionizar el Universo», explicó Adamo.
«Este descubrimiento también impone importantes limitaciones a la formación de cúmulos globulares. y sus propiedades iniciales. Por ejemplo, las altas densidades estelares encontradas en los cúmulos nos proporcionan la primera indicación de los procesos que tienen lugar en su interior, brindándonos nuevos conocimientos sobre la posible formación de estrellas muy masivas y semillas de agujeros negros, que son importantes para la evolución de galaxias.
En el futuro, el equipo espera construir una muestra de galaxias para las que se puedan alcanzar resoluciones similares. «Estoy seguro de que hay otros sistemas como este esperando ser descubiertos en el Universo temprano, lo que nos permitirá profundizar nuestra comprensión de las galaxias primitivas», dijo Eros Vanzella del INAF – Observatorio de Astrofísica y Ciencias Espaciales de Bolonia (OEA). Italia, uno de los principales contribuyentes a la obra.
