Un estudio de un equipo conjunto de la Universidad de Nagoya y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón ha medido la edad cósmica de una galaxia muy lejana: 367 millones de años tras el Big Bang.

El equipo utilizó el conjunto de radiotelescopios ALMA para detectar una señal de radio que ha estado viajando durante aproximadamente el 97% de la edad del Universo. Este descubrimiento confirma la existencia de galaxias en el Universo muy temprano descubiertas por el telescopio espacial James Webb (JWST). La investigación se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

La galaxia, denominada GHZ2/GLASS-z12, fue identificada inicialmente en el sondeo GLASS del JWST, un sondeo que observa el Universo distante y detrás de cúmulos masivos de galaxias. Estas observaciones consisten en varias imágenes que utilizan diferentes filtros de color de banda ancha, similares a los colores RGB separados en una cámara.

En el caso de las galaxias lejanas, la luz tarda tanto tiempo en llegar hasta nosotros que la expansión del Universo ha desplazado el color de esta luz hacia el extremo rojo del espectro de luz visible en el llamado desplazamiento al rojo. En consecuencia, el color rojo de GHZ2/GLASS-z12 ayudó a los investigadores a identificarla como una de las candidatas más convincentes a galaxia lejana que habían observado.

Línea de emisión asociada al oxígeno

En las primeras semanas de observaciones del JWST se identificaron tantas galaxias lejanas brillantes que pusieron en tela de juicio nuestra comprensión básica de la formación de las primeras galaxias. Sin embargo, estos colores rojos sólo son indicativos de una galaxia lejana, y podría tratarse más bien de una galaxia muy rica en polvo enmascarada como un objeto más distante. Sólo las observaciones directas de las líneas espectrales -líneas presentes en el espectro luminoso de una galaxia que se utilizan para identificar los elementos presentes- pueden confirmar con solidez las verdaderas distancias de estas galaxias.

Inmediatamente después del descubrimiento de estas primeras galaxias candidatas, dos investigadores noveles de la Universidad de Nagoya y del Observatorio Astronómico Nacional de Japón utilizaron los cuarenta radiotelescopios del conjunto ALMA en Chile para buscar una línea espectral que confirmara la verdadera edad de las galaxias.

ALMA apuntó a GHZ2/GLASS-z12 para buscar una línea de emisión asociada al oxígeno en la frecuencia esperada sugerida por las observaciones del JWST. El oxígeno es un elemento típicamente abundante en galaxias distantes debido a su relativamente corta escala temporal de formación, por lo que el equipo optó por buscar una línea de emisión de oxígeno para aumentar las posibilidades de detección.

367 millones de años después del Big Bang

Combinando la señal de cada uno de sus telescopios de 12 metros, ALMA pudo detectar la línea de emisión cerca de la posición de la galaxia. El desplazamiento al rojo observado de la línea indica que vemos la galaxia tal y como era tan sólo 367 millones de años después del Big Bang.

"Las primeras imágenes del telescopio espacial James Webb revelaron tantas galaxias primitivas que sentimos que teníamos que probar sus resultados utilizando el mejor observatorio de la Tierra", afirma en un comunicado el autor principal, Tom Bakx, de la Universidad de Nagoya. "Era un momento muy emocionante para ser astrónomo observacional, y podíamos seguir el estado de las observaciones que pondrán a prueba los resultados del JWST en tiempo real".

"Al principio nos preocupaba la ligera variación de posición entre la línea de emisión de oxígeno detectada y la galaxia vista por Webb", señala el autor Tom Bakx, "pero realizamos pruebas detalladas de las observaciones para confirmar que realmente se trata de una detección robusta, y es muy difícil de explicar mediante cualquier otra interpretación."