Observaciones recientes del Telescopio Espacial James Webb (JWST) han revelado que las primeras galaxias del universo estaban lejos de las estructuras claramente organizadas que vemos hoy. En cambio, estas primeras galaxias eran haces de gas turbulentos y caóticos, que atravesaban períodos de intensa formación estelar y estaban influenciados por agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Esto pinta un cuadro vívido de una “era desordenada” en la historia cósmica.
Observando galaxias en el amanecer cósmico
Un equipo de astrónomos, dirigido por Lola Dunhaive de la Universidad de Cambridge, utilizó el instrumento NIRCam del JWST para estudiar 272 galaxias pequeñas, que datan de entre 800 millones y 1.500 millones de años después del Big Bang. La luz de estas galaxias distantes ha tardado miles de millones de años en llegar hasta nosotros, proporcionando una ventana única a las primeras etapas del universo: un período conocido como Amanecer Cósmico (50 millones a mil millones de años después del Big Bang) que precedió al Mediodía Cósmico (2 a 3 mil millones de años después del Big Bang), cuando la formación estelar alcanzó su punto máximo.
La naturaleza turbulenta de las primeras galaxias
Las observaciones mostraron que, a diferencia de los discos de gas y estrellas que giraban suavemente y que prevalecían en las galaxias cercanas, el movimiento del gas en estas galaxias primitivas era turbulento. En lugar de girar alrededor de sus centros en corrientes ordenadas, el gas fluyó en múltiples direcciones, creando remolinos caóticos, ondas de choque y acumulaciones desiguales de materia. El equipo describió estas primeras galaxias como “en los albores de los discos”, pasando por múltiples fases de inestabilidad antes de asentarse en las estructuras ordenadas que observamos hoy.
Factores que contribuyen al caos
Varios factores contribuyeron a este estado turbulento:
- Formación estelar rápida: Las estrellas recién nacidas, al igual que los humanos recién nacidos, pueden ser erráticas. Estas estrellas jóvenes emitieron poderosos vientos estelares y ráfagas de radiación de alta energía, alterando las nubes de gas circundantes donde se formaron.
- Gas intergaláctico más denso: Debido a que el universo se ha estado expandiendo desde el Big Bang, era un lugar más pequeño y denso justo antes del Mediodía Cósmico. Esto significó que fluyó más gas intergaláctico hacia las galaxias primitivas, alimentando aún más las turbulencias.
- Agujeros negros supermasivos: Los agujeros negros supermasivos en los centros de estas galaxias se alimentaban activamente de gas, expulsaban materia y radiación y contribuían al ambiente caótico.
- Tamaño más pequeño: En comparación con las galaxias del universo actual, estas primeras galaxias eran relativamente pequeñas (entre 100 millones y 10 mil millones de veces la masa de nuestro Sol), lo que significa que eventos como los estallidos de formación estelar y la actividad de los agujeros negros tuvieron un impacto proporcionalmente mayor en su estabilidad.
Excepciones e investigaciones futuras
Si bien la mayoría de las galaxias en el estudio exhibieron un comportamiento turbulento, algunas mostraron signos de estabilidad anterior, tendiendo a ser más grandes y quizás más resistentes. Estas observaciones confirman en gran medida las predicciones de los modelos existentes de evolución galáctica, solidificando el vínculo entre la observación y la teoría.
Dunhaive y sus colegas planean combinar sus observaciones del gas hidrógeno ionizado con las próximas observaciones de gas y polvo fríos, lo que permitirá una comprensión más completa de la estructura y evolución de estas galaxias primitivas. “Con más datos, podremos rastrear cómo estos sistemas turbulentos crecieron y se convirtieron en las elegantes espirales que vemos hoy”, explica Sandro Tacchella, coautor del estudio. Los nuevos datos revelarán más sobre las estructuras y los caminos evolutivos de estas antiguas galaxias en formación.
El estudio ofrece una valiosa visión de las condiciones dinámicas y a menudo caóticas que caracterizaron el universo primitivo y subraya el papel fundamental que desempeña el JWST a la hora de desentrañar los misterios de la evolución cósmica.
