Nuestra comprensión de cómo se forman las galaxias y la naturaleza de la materia oscura podría verse completamente alterada por nuevas observaciones de cúmulos estelares de galaxias aún más grandes. vía Láctea De hace más de 11 mil millones de años, que no debería haber existido.
Artículo publicado en naturaleza Detalla los resultados utilizando nuevos datos del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Los resultados muestran que una galaxia masiva en el universo temprano, observada hace 11,5 mil millones de años (desplazamiento al rojo cosmológico de 3,2), tiene una población muy antigua de estrellas que se formó mucho antes, hace 1,5 mil millones de años (desplazamiento al rojo de aproximadamente 11). Esta observación pone patas arriba el modelo actual, ya que no se está acumulando suficiente materia oscura en concentraciones suficientes para formarse.
Karl Glazebrook, profesor de la Universidad Tecnológica de Swinburne, dirigió el estudio y el equipo internacional que utilizó el telescopio espacial James Webb para realizar observaciones espectroscópicas de esta galaxia masiva y silenciosa.
«Habíamos estado persiguiendo esta galaxia en particular durante siete años y pasamos horas observándola con los dos telescopios más grandes de la Tierra para averiguar su edad. Pero era tan roja y tan débil que no pudimos medirla. Al final, tuvimos que Sal de la Tierra y usa el telescopio espacial James Webb para confirmar su naturaleza”.
El Telescopio Espacial James Webb de la NASA es el sucesor del Telescopio Espacial Hubble, el observatorio científico infrarrojo más poderoso jamás enviado al espacio. Desde una órbita a aproximadamente un millón de kilómetros de la Tierra, Webb estudia algunos de los objetos más distantes del universo. Crédito: NASA
La formación de galaxias es un modelo fundamental respaldado por la astrofísica moderna que predice una fuerte disminución en el número de galaxias masivas en las primeras épocas cósmicas. Se han observado galaxias inactivas extremadamente masivas hace entre mil y dos mil millones de años la gran explosión Lo que desafía los modelos teóricos anteriores.
El distinguido profesor Glazebrook ha trabajado con investigadores destacados de todo el mundo, incluidos el Dr. Themiya Nanayakkara, el Dr. Lalitwadi Kawinwanichakij, el Dr. Colin Jacobs, el Dr. Harry Chittenden, el profesor asociado Glenn G Kacprzak y el profesor asociado Ivo Lappé del Centro Swinburne de Astrofísica y Supercomputación. .
“Esto ha sido en gran medida un esfuerzo de equipo, desde los estudios del cielo infrarrojo que comenzamos en 2010 y que llevaron a la identificación de esta galaxia como inusual, hasta nuestras largas horas en Keck y Telescopio muy grande Intentamos, pero fracasamos, confirmar esto, hasta el año pasado, cuando hicimos un esfuerzo masivo para descubrir cómo procesar los datos del Telescopio Espacial James Webb y analizar este espectro.
«Ahora vamos más allá de lo que ha sido posible para confirmar la existencia de megamonstruos pacíficos más antiguos en las profundidades del universo», dice el Dr. Themiya Nanayakkara, quien dirigió el análisis espectroscópico de los datos del Telescopio Espacial James Webb.
«Esto amplía los límites de nuestra comprensión actual de cómo se forman y evolucionan las galaxias. La pregunta clave ahora es cómo se formaron tan rápidamente y en una etapa tan temprana en el universo, y qué mecanismos misteriosos conducen a que les impidan formar estrellas repentinamente cuando el resto de las galaxias se formaron. el universo lo hace.»
Profesora asociada Claudia Lagos del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía de la Universidad de Australia Occidental (Repetir) fue crucial en el desarrollo de modelos teóricos de la evolución de las concentraciones de materia oscura para el estudio.
«La formación de galaxias está determinada en gran medida por cómo se concentra la materia oscura», afirma. «La presencia de estas galaxias extremadamente masivas en una etapa tan temprana del universo plantea grandes desafíos a nuestro modelo estándar de cosmología. Esto se debe a que no creemos que las estructuras masivas de materia oscura que albergan estas galaxias masivas no hayan tenido tiempo de formarse todavía. Se necesitan observaciones para comprender cuán comunes son estas galaxias y para ayudarnos a comprender cuán masivas son realmente.
El profesor Glazebrook espera que esto suponga un nuevo avance en nuestra comprensión de la física de la materia oscura.
«El Telescopio Espacial James Webb ha encontrado evidencia cada vez mayor de formación temprana de galaxias masivas. Este resultado establece un nuevo récord para este fenómeno. Aunque es muy sorprendente, es sólo un objeto. Pero esperamos encontrar muchos más, y si lo hacemos «Corromperá nuestras ideas sobre la formación de galaxias».
Referencia: “Una galaxia masiva que formó sus estrellas en z ~ 11” por Karl Glazebrook, Thymia Nanayakkara, Corentin Schreiber, Claudia Lagos, Lalitwadi Kawinwanichakij, Colin Jacobs, Harry Chittenden, Gabriel Brammer, Glenn G. Kaprzak, Ivo Labpi, Danilo Marchesini , Z . Semel-Marsan, Pascal A. Oish, Casey Papovich, Rhea-Sylvia Remus, Kim-VH. Tran, James Esdell y Angel Chandro-Gomez, 14 de febrero de 2024, naturaleza.
doi: 10.1038/s41586-024-07191-9
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