Madrid. El telescopio espacial James Webb reveló el sorprendente descubrimiento de un cúmulo de galaxias masivas en proceso de formación alrededor de un cuásar extremadamente rojo.

El resultado ampliará nuestra comprensión de cómo los cúmulos de galaxias en el universo primitivo se unieron y formaron la red cósmica que vemos hoy, según informó la NASA.

Un cuásar, tipo especial de núcleo galáctico activo, es una región compacta con un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. El gas que cae en un hoyo de ese clase hace que el cuásar sea lo suficientemente brillante como para eclipsar a todas las estrellas del conglomerado.

El que exploró Webb, llamado SDSS J165202.64+172852.3, existió hace 11 mil 500 millones de años. Es inusualmente rojo no sólo por su color rojo intrínseco, sino también porque la luz de la galaxia se ha desplazado hacia ese tono debido a su gran distancia. Eso hizo que el telescopio, que tiene una sensibilidad sin igual en longitudes de onda infrarrojas, se adaptara a la perfección para examinar la galaxia en detalle.

Este cuásar es uno de los núcleos galácticos más poderosos que se haya visto a una distancia tan extrema. Los astrónomos habían especulado que su emisión excesiva podría causar un viento galáctico, empujando el gas libre fuera de su galaxia anfitriona y posiblemente influyendo en gran medida en la futura formación de estrellas allí.

Para investigar el movimiento del gas, el polvo y el material estelar en la galaxia, el equipo utilizó el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del telescopio. Este poderoso instrumento utiliza una técnica llamada espectroscopia para observar el movimiento de varios flujos y vientos que rodean al cuásar. NIRSpec puede recopilar espectros simultáneamente en todo el campo de visión del artefacto, en lugar de sólo un punto a la vez, lo que permite al James Webb examinar simultáneamente el cuásar, su galaxia y los alrededores más amplios.

Estudios anteriores realizados por el telescopio Hubble de otros observatorios llamaron la atención sobre los poderosos flujos de salida del cuásar, y los astrónomos habían especulado que su galaxia anfitriona podría estar fusionándose con algún compañero invisible. Sin embargo, el equipo no esperaba que los datos NIRSpec de Webb indicaran de manera clara que no era sólo una galaxia, sino al menos tres más girando a su alrededor. Gracias a los espectros en un área amplia, se pudieron mapear los movimientos de todo este material circundante, lo que llevó a la conclusión de que el cuásar rojo era, de hecho, parte de un denso nudo de formación de galaxias.

Resultado emocionante

“Hay pocos protocúmulos de galaxias conocidos en este momento temprano. Es difícil encontrarlos y muy pocos han tenido tiempo de formarse desde el big bang”, explicó la astrónoma Dominika Wylezalek, de la Universidad de Heidelberg, en Alemania, quien dirigió el estudio con el James Webb. Esto eventualmente puede ayudarnos a comprender cómo evolucionan las galaxias en entornos densos. Es un resultado emocionante.

Con las observaciones de NIRSpec, el equipo confirmó tres compañeros galácticos del cuásar y mostró cómo están conectados.

La información de archivo del Hubble insinúa que puede haber aún más. Las imágenes de la cámara de campo ancho 3 de este telescopio habían mostrado material extenso que rodea al cuásar y su galaxia, lo cual provocó su selección para este estudio. Ahora, el equipo sospecha que podrían haber estado mirando el núcleo de un cúmulo completo de galaxias, sólo que ahora lo revelan las imágenes nítidas del Webb.

Nuestra primera mirada a los datos reveló rápidamente signos claros de interacciones importantes entre las galaxias vecinas, compartió Andrey Vayner, miembro del equipo de la Universidad Johns Hopkins.

La sensibilidad del instrumento NIRSpec fue evidente de inmediato, y estaba claro, para mí, que estamos en una nueva era de la espectroscopia infrarroja.

Las tres galaxias confirmadas orbitan entre sí a velocidades increíblemente altas, una indicación de que hay gran cantidad de masa presente. Cuando se combina con lo cerca que están de la región alrededor de este cuásar, el equipo cree que esto marca una de las áreas más densas conocidas de formación de galaxias en el universo primitivo.

Incluso un nudo denso de materia oscura no es suficiente para explicarlo, destacó Wylezalek. Creemos que podríamos estar viendo una región donde dos halos masivos de materia oscura se fusionan. Ésta es un componente invisible del universo que mantiene unidas a las galaxias y los cúmulos de éstas. Se cree que forma un halo que se extiende más allá de las estrellas en estas estructuras.

Estos resultados se publicarán en The Astrophysical Journal Letters.