El Telescopio Espacial James Webb nos muestra el brillo del amanecer cósmico

El momento del lanzamiento del telescopio James Webb fue un hito para la astronomía, un instrumento que iba a marcar un antes y un después en nuestro conocimiento del universo. En el año que lleva estudiando el cielo, el telescopio nos ha enviado imágenes asombrosas sobre planetas, cuerpos celestes y sobre galaxias tan lejanas que su luz fue enviada en los albores del universo. Estas últimas imágenes muestran galaxias primitivas creadas apenas cientos de millones de años después del Big Bang, el evento en el que comenzó todo. Ahora bien, algo parecía que no cuadraba. Los cálculos mostraban que las galaxias no podían ser tan brillantes como las observaba el James Webb.

Preguntas brillantes a galaxias brillantes

Los objetos en el universo son brillantes porque liberan una enorme cantidad de energía en el espectro electromagnético, es decir, en la “luz visible” y otras ondas. Esta liberación puede producirse de forma intensa y rápida, como ocurre en las explosiones de estrellas masivas denominadas novas o supernovas, o porque se trata de cuerpos gigantescos, como galaxias lejanas. Ahora bien, al principio del universo, estas galaxias no habían tenido tiempo suficiente como para formarse y madurar hasta el punto de ser lo suficientemente grandes como mostraba el brillo recibido por el James Webb. O al menos así lo indicaban los modelos de formación del universo que empleamos en la actualidad.

Las galaxias jóvenes no debían ser tan brillantes porque, simplemente, no podían haber ganado la suficiente masa como para emitir el fulgurante brillo que captaba el telescopio. Y sin embargo, ahí estaban, resplandecientes, y llevando a ciertos astrofísicos a cuestionarse si realmente los modelos que se empleaban eran válidos para las etapas tan tempranas del universo. Tras aplicar concienzudamente las ecuaciones necesarias llegaban siempre a los mismos resultados: Lo que estaban viendo era imposible. Por tanto, comenzaron a teorizar con nuevas ecuaciones para entender la formación galáctica en el periodo del amanecer cósmico.

Respuestas brillantes a galaxias brillantes

Sin embargo, había ciertos parámetros que no se estaban teniendo en cuenta. Tras horas y horas de estudio, un equipo de astrofísicos de la Universidad de Northwestern han averiguado por qué el brillo de las galaxias no tiene por qué estar relacionado con la masa que habían acumulado, si no con lo que ocurre dentro de ellas.

En una galaxia joven hay enormes nebulosas de gas arremolinándose en ciertas zonas del espacio. Estos puntos cada vez van ganando más y más masa hasta que en su núcleo se alcanza una presión y temperatura suficiente como para fusionar los átomos que lo forman, dando lugar a una brillante explosión termonuclear. Las explosiones culminan con el nacimiento de una estrella, donde la fuerza de la gravedad y el empuje generado por la energía liberada del núcleo se equilibran y forman el cuerpo celeste.

Un brillo estelar

La idea de los astrofísicos era que la formación estelar en estas etapas del universo se producía en ráfagas tan rápidas que las explosiones ocurrirían prácticamente de forma constante. Así, las galaxias relativamente pequeñas parecerían mucho mayores debido al brillo generado por las estrellas en nacimiento. Estas estrellas también morirían prácticamente a la vez, lo que resultaría en más explosiones y más brillo. Pero una cosa es teorizar lo que está pasando y otra muy distinta conseguir que una simulación muestre resultados similares.

Por ello, durante el estudio, emplearon simulaciones informáticas avanzadas que modelizarían cómo se formaron las galaxias justo después del Big Bang. Con los nuevos datos aportados, las simulaciones produjeron galaxias del amanecer cósmico que podían ser tan brillantes como las observadas por el James Webb. Las simulaciones forman parte del proyecto Feedback of Relativistic Environments, que tiene colaboradores del Instituto de Tecnología de California, la Universidad de Princeton y la Universidad de California en San Diego. Pero este proyecto en concreto incluye más colaboradores del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron, el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de California en Davis.

El sistema de nacimiento de estrellas se ha denominado “formación estelar en ráfaga” y, aunque los detalles de porqué ocurren no están claros, sí que entran dentro del modelo actual de la cosmología. Este modelo trata de explicar cómo el universo conocido ha evolucionado hasta lo que conocemos hoy en día con sus galaxias, estrellas y otros cuerpos interesantes. Entre esos cuerpos se encuentra el nuestro, que hay llegado a generar seres que se devanan los sesos tratando de encontrar una idea brillante que le dé una explicación al universo.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La luz que nos lleva de estos cuerpos ha perdido mucha energía en los miles de millones de años luz que ha tardado en llegar hasta nosotros, por lo que no se puede observar en el espectro que denominamos “luz visible” si no que se encuentra en el infrarrojo o en longitudes de onda menores.

Referencias (MLA):

• Bursty star formation naturally explains the abundance of bright galaxies at cosmic dawn