¿Cómo pudieron existir galaxias masivas en los primeros años del universo mucho antes de lo que los científicos dicen que debería haber sido posible? Según un nuevo estudio, la respuesta es increíblemente simple: las galaxias no eran tan grandes como pensábamos.
Este hallazgo finalmente responde un importante misterio de la astrofísica, que surgió por primera vez gracias a las capacidades del Telescopio Espacial James Webb de la NASA. En otras palabras, mientras la cámara puede agregar 10 libras, el telescopio espacial agrega un gran número de estrellas que desafían las leyes de la física.
Los hallazgos de este estudio fueron publicados en la revista académica revisada por pares The Astronomical Journal.
¡Cuidado: Los objetos en el Telescopio Espacial James Webb son más pequeños de lo que parecen
Las galaxias son acumulaciones gigantescas de materia, siendo enormes redes de estrellas, rocas, polvo, gas y más, todo formado en una estructura enorme flotando en el espacio.
Estas galaxias suelen ser antiguas, muchas de ellas datan de los primeros años del universo. Con el tiempo, estas galaxias crecen y evolucionan, muchas veces fusionándose y acumulando más materia para formar galaxias verdaderamente grandes. Por ejemplo, la Vía Láctea se fusionó con varias otras galaxias, incluyendo la Galaxia Salchicha y la aún teorizada Galaxia Kraken, ambas sucedieron en los últimos 11 mil millones de años. Esto la convirtió en la galaxia masiva que es hoy, a pesar de haberse formado hace unos 13.6 mil millones de años.
Debido a esto, cuando la NASA pudo observar galaxias tan solo unos cientos de millones de años después del Big Bang gracias al Telescopio Espacial James Webb, esperaban encontrar pequeñas galaxias en las primeras etapas de su vida.
Sin embargo, eso no es lo que encontraron. En su lugar, descubrieron algunas galaxias realmente enormes, tan grandes - cercanas en tamaño a la Vía Láctea en su estado actual - que desafiaban toda explicación, amenazando con trastornar algunas de nuestras comprensiones fundamentales del universo.
Uno de los investigadores detrás de estos primeros estudios sobre estas galaxias imposibles, Erica Nelson, resumió este descubrimiento desconcertante diciendo: "Es una locura".
Sin embargo, un nuevo estudio realizado por la estudiante de posgrado de la Universidad de Texas en Austin, Katherine Chworowsky, puede haber resuelto este problema. En pocas palabras, las galaxias en cuestión no son tan grandes como parecen. Simplemente se ven así.
Entonces, ¿cómo es eso posible?
Bueno, la respuesta radica en el corazón literal de estas galaxias: los agujeros negros supermasivos que residen en sus núcleos.
Los agujeros negros supermasivos se encuentran comúnmente en el centro de la mayoría de las galaxias. La Vía Láctea, por ejemplo, alberga a Sagitario A* en nuestro núcleo galáctico. Estas enormes concentraciones de gravedad son voraces devoradores que atraen todo a su alrededor, sin dejar escapar nada, ni siquiera la luz.
Este último punto será increíblemente confuso para el lego, ya que el estudio postula que estas galaxias parecen tan enormes debido a la luz emitida por estos núcleos galácticos.
Pero aunque esto parezca una contradicción, tiene sentido; es tan complicado como suele ser la astrofísica.
Debe atraerla cuando los agujeros negros supermasivos consumen materia como gas. Esto hace que el gas se mueva increíblemente rápido, con partículas de gas rozándose entre sí. Esto crea fricción, y la fricción crea tanto calor como luz. Cuanta más gas esté siendo consumida a esta velocidad, más luz y calor se emite.
Hay numerosos ejemplos de esto ocurriendo a lo largo del espacio. De hecho, los objetos más brillantes que existen, los cuásares, son causados por agujeros negros supermasivos activos en el centro de las galaxias consumiendo tanta materia que emite un nivel de brillo único.
Entonces, ¿cómo el ser más brillante lleva a los científicos a pensar que las galaxias son más grandes de lo que realmente son?
Las estrellas también son fuentes de brillo. A menudo, cuanto más brillante es una galaxia, más estrellas deben haber allí. Por lo tanto, cuanto más grande sea la galaxia, más brillante esperamos que sea. Pero si el brillo es causado por el agujero negro supermasivo y no por el número de estrellas, entonces los científicos pueden haber juzgado mal el tamaño real de las galaxias.
Si esto es cierto, entonces eso resuelve un misterio. Sí, aún hay galaxias de los primeros años del universo, pero aunque muchas son realmente grandes, no son lo suficientemente grandes como para destrozar el modelo estándar de la cosmología.
Pero todavía hay un problema persistente con todo esto. Las galaxias pueden no ser imposiblemente grandes, pero la pura cantidad de galaxias tampoco debería ser posible.
Sin embargo, esto está lejos de ser un problema tan impactante en la ciencia como el anterior. Simplemente significa que se formaron más galaxias de lo que creíamos posible, y también hay una explicación teórica para esto: es posible que las estrellas se hayan formado mucho más rápido en ese entonces. Esto también tiene sentido, ya que es probable que el universo fuera más denso antes de tener miles de millones de años de expansión detrás de él.
Será necesario realizar más investigaciones para confirmar estos hallazgos a medida que se suman al creciente cuerpo de literatura, tanto añadiendo como desafiando nuestro conocimiento del universo.