Las galaxias jóvenes del Universo temprano pasaron por fases cruciales de formación estelar, emitiendo grandes cantidades de radiación ionizante. Sin embargo, estudiar directamente sus contenidos estelares ha sido un reto debido a sus distancias cosmológicas. Gracias al Telescopio Espacial Webb, un equipo internacional de astrónomos ha detectado cinco cúmulos estelares masivos jóvenes en el arco de las Gemas Cósmicas (SPT0615-JD1), una galaxia fuertemente lente que emitía luz cuando el Universo tenía aproximadamente 460 millones de años, permitiendo mirar hacia atrás en el 97% del tiempo cósmico.

El arco de las Gemas Cósmicas fue descubierto inicialmente en imágenes del Telescopio Espacial Hubble obtenidas por el programa RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) del cúmulo de galaxias en lente SPT-CL J0615-5746.

Se cree que estas galaxias son una fuente principal de la intensa radiación que reionizó el Universo temprano. Lo que tiene de especial el arco de Cosmic Gems es que gracias a las lentes gravitacionales podemos resolver la galaxia hasta escalas de pársecs.

Utilizando Webb, el equipo científico ahora puede ver dónde se formaron las estrellas y cómo se distribuyen, similar a cómo se utiliza el Telescopio Espacial Hubble para estudiar galaxias locales. La visión de Webb ofrece una oportunidad única para estudiar la formación estelar y el funcionamiento interno de las galaxias jóvenes a una distancia sin precedentes.

La increíble sensibilidad y resolución angular de Webb en longitudes de onda del infrarrojo cercano, combinadas con lentes gravitacionales proporcionadas por el enorme cúmulo de galaxias en primer plano, permitieron este descubrimiento, ningún otro telescopio podría haber hecho este descubrimiento…

En nuestra Vía Láctea, vemos antiguos cúmulos globulares de estrellas, que están unidos por la gravedad y han sobrevivido durante miles de millones de años. Estos son reliquias de una intensa formación estelar en el Universo temprano, pero no se sabe bien dónde y cuándo se formaron estos cúmulos. La detección de cúmulos de estrellas jóvenes y masivos en el arco de Cosmic Gems nos proporciona una excelente visión de las primeras etapas de un proceso que puede continuar hasta formar cúmulos globulares. Los cúmulos recién detectados en el arco son masivos, densos y están ubicados en una región muy pequeña de su galaxia, pero también aportan la mayor parte de la luz ultravioleta proveniente de su galaxia anfitriona. Los cúmulos son significativamente más densos que los cúmulos de estrellas cercanos. Este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender mejor cómo las galaxias jóvenes formaron sus estrellas y dónde se formaron los cúmulos globulares.

Estos resultados proporcionan evidencia directa que indica que se formaron cúmulos protoglobulares en galaxias débiles durante la era de la reionización, lo que contribuye a nuestra comprensión de cómo estas galaxias lograron reionizar el Universo. Este descubrimiento también impone importantes limitaciones a la formación de cúmulos globulares y sus propiedades iniciales. Por ejemplo, las altas densidades estelares encontradas en los cúmulos nos proporcionan la primera indicación de los procesos que tienen lugar en su interior, brindando nuevos conocimientos sobre la posible formación de estrellas muy masivas y semillas de agujeros negros, ambos importantes para la evolución de las galaxias. En el futuro, el equipo espera construir una muestra de galaxias para las que se puedan alcanzar resoluciones similares.

Este descubrimiento es un paso significativo en la comprensión de cómo se formaron las primeras galaxias y cúmulos estelares, proporcionando una ventana única al pasado del Universo y a los procesos que dieron forma a las estructuras que observamos hoy.

Para saber más:

https://esawebb.org/images/weic2418b/